Metal oxide nanoparticle coatings for enhanced mechanical and chemical properties of glass fibers
Cam elyafların gelişmiş mekanik ve kimyasal özellikleri için metal oksit nanopartikül kaplamalar
- Tez No: 849683
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ, DOÇ. DR. MUSTAFA ORDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Cam elyaflar kompozitlerde en ¸cok kullanılan takviye elyaflarından biridir. Yüksek mekanik özellikler, darbe direnci, yüksek mukavemet/ağırlık oranı ve maliyet verimliliği gibi oldukça talep gören özelliklere sahiptirler. Cam elyaf kompozitler havacılık, otomotiv ve denizcilik gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Cam elyaflar kompozit yapıdaki reçine matrisinin yanı sıra bile¸senlerden biridir ve özellikleri kompozit malzemenin genel özelliklerini büyük ölçüde etkilemek tedir. Cam elyaf takviyesinin özelliklerinin iyileştirilmesiyle kompozit performansı da geliştirilebilir. Cam elyafın endüstriyel ölçekte üretimi, belirli bir cam tipi özel fabrikanın inşasını gerektirir. Bu çalışma, E-cam elyafların üretim prosesinde nispeten basit bir modifikasyon ile end¨ustrinin mukavemet taleplerini karşılamak için alternatif bir çözüm bulmayı amaçlamaktadır. Bu çalışmada, cam elyafların mekanik, kimyasal ve dielektrik özellikleri metal oksit nanoparçacık katkılaması yoluyla değiştirilmektedir. Daldırma kaplama yöntemiyle E-cam elyafların üzerine ince bir ZnO kaplama tabakası uygulanır. Spektroskopik ve SEM karakterizasyonuyla ZnO kaplamanın varlığı doğrulanır ve bu kaplamanın mekanik özelliklere etkisi mikromekanik analizle ara¸stırılır. ZnO kaplamanın E-cam elyafların ¸cekme mukavemetini %14,67 oranında arttırdı˘gı ve kırılma olasılıgını %15 oranında azalttığı kanıtlanmıştır. Mekanik iyileştirmelerin yanı sıra ZnO nanopartiküllerinin korozyon direncinde de etkili olduğu kanıtlandı. Korozyona dayanıklı özellikleri asidik bir ortam kullanılarak araştırılır. Kaplanmıs fiberler daha sonra nanopartik¨ullerin cam fiber kompozitlerin sinyal iletim özellikleri üzerindeki etkisini ara¸stırmak için bir cam fiber keçe kompozit üretmek için kullanılır. Yaygın E-cam elyafların modifikasyonuna ek olarak, ileri havacılık kompozit uygulaması için yeni bir saf silika elyaf üretim yöntemi geliştirildi. Optik fiber üretiminin ilkeleri, geleneksel olmayan yakıt gazı ısıtma kaynağıyla yapısal yüksek saflıkta fiber üretmek için kullanılır. Bu çalışma, saf silika elyaf üretimine ilişkin teknik bilgi elde etmeyi amaçlamaktadır. Saf silika elyafını üretmek için yeni bir özel imalat düzeneği tasarlandı ve üretildi. Bu kurulum, özel bir ısıtma sistemi, özel ırgat traktörü ve özel bir besleme sistemi içerir.
Özet (Çeviri)
Glass fibers are one of the most used reinforcement fibers in composites. They have highly demanded properties such as high mechanical properties, impact resistance, high strength-to-weight ratio, and cost-efficiency. Glass fiber composites are utilized in many fields such as aerospace, automotive, and maritime. Glass fibers are one of the components in the composite structure aside from the resin matrix and their properties heavily affect the overall properties of the composite material. Improving the properties of glass fiber reinforcement, the composite performance can also be improved. Industrial-scale fabrication of glass fiber requires the construction of a certain glass-type exclusive factory. This study aims to have an alternative solution to meet the strength demands of industry with a relatively simple modification to the production process of E-glass fibers. In this study, the mechanical, chemical, and dielectric properties of glass fibers are altered via metal oxide nanoparticle doping. A thin layer of ZnO coating is applied onto the E-glass fibers via the dip coating method. Through spectroscopic and SEM characterization, the presence of ZnO coating is confirmed and the effect of this coating on mechanical properties is investigated through micromechanical analysis. ZnO coating proved to increase the tensile strength of E-glass fibers by 15.65%. In addition to mechanical improvements, the ZnO nanoparticles proved to be effective in corrosion resistance. Their corrosion-resistant properties are investigated using an acidic environment. Coated fibers are then used to manufacture a glass fiber felt composite to investigate the effect of nanoparticles on signal transmittance properties of glass fiber composites. In addition to modification of common E-glass fibers, a novel pure silica fiber fabrication method for advanced aerospace composite application is developed. Principles of optical fiber production is utilized to fabricate structural high purity fiber with unconventional fuel gas heating source. This study aims to obtain know-how knowledge on the production of pure silica fiber. To fabricate the pure silica fiber, a novel custom fabrication setup is designed and manufactured. This setup includes a custom heating system, custom capstan tractor, and a custom feeding system.
Benzer Tezler
- Electrospun composite nanofibers with metal/metal oxidenanoparticles
Metal/metal oksit nanopartikül içerikli elektroeğrilmiş nanolif üretimi
HAVVA BAŞKAN
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE KARAKAŞ
- Fonksiyonel tekstiller geliştirmek amacıyla metal oksit nanoyapıların sentezlenmesi ve kumaşlara uygulanması
Synthesis of metal oxide nanostructures and application to fabric surfaces towards development of functional textiles
MERVE KÜÇÜK
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Elektronik baskı uygulamalarına yönelik alaşım ve metalik nano partiküllerin üretimi
Alloy and metallic nanoparticle production for printed electronics
ŞERZAT SAFALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Mechanical and chemical properties of nanoparticle-coated e-glass fibers for composites applications
Kompozit uygulamaları için nanoparcacık kaplamalı e-cam elyafların mekanik ve kimyasal özellikleri
MD KAWSAR AHMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN DURGUN
DR. MUSTAFA ORDU
- Development of antibacterial coatings on titanium based biomaterials
Titanyum esaslı biyomalzemeler üzerinde antibakteriyel kaplamalar geliştirilmesi
DİLEK TEKER AYDOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU