Comparison of mechanical properties of graphene added fiber reinforced polymer composites produced by conventional direct mixing and spray method
Geleneksel doğrudan karıştırma ve püskürtme yöntemleriyle üretilen grafen katkılı elyaf takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
- Tez No: 851050
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET FATİH ÖKTEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Cam elyaf malzemeler kompozit üretiminde tercih edilen elyaflardan biridir. Bu tür kompozitlerin en önemli dezavantajlarından biri cam elyafın epoksi reçine ile güçlü bir bağ kuramaması ve üretilen malzemelerin tokluğunun düşük olmasıdır. Bu nedenle malzemenin z ekseni yönündeki dayanımını ve elyaf ile epoksi arasındaki bağı geliştirmek için nanopartiküller kullanılmaktadır. Bu çalışmada malzemeye %0,5 oranında grafen eklenerek kompozitlerin fiber-matris arayüzey davranışının iyileştirilmesi ve kompozit tokluğunun arttırılması çalışılmıştır. Çalışma kapsamında numuneler doğrudan karıştırma yöntemi ve püskürtme yöntemi ile üretilmiştir. Homojen dağılımın sağlanması için Triton X-100 yüzey aktif maddesi kullanılmıştır. Üretilen numunelerin mekanik ve termal özelliklerini incelemek için Üç Nokta Eğme Testi, Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Analizi yapılmıştır. Test sonuçları incelendiğinde malzemelerin en yüksek eğilme dayanımının 432,29 MPa, eğilme modülünün ise 14,96 GPa ile Püskürtme Yönteminde olduğu görülmüştür. Böylece, %0,5 grafen ilavesi ile malzemenin eğilme dayanımı referans numuneye kıyasla Püskürtme Yönteminde %15,25 oranında artmıştır. Öte yandan DMA analiz sonuçlarına göre referans numunenin en yüksek Tg değerine ve Depolama modülüne sahip olduğu görülmüştür. En yüksek Tg değeri 114,6°C olarak belirlenmiştir. Püskürtme yöntemiyle üretilen numune en yüksek kayıp modülüne ve en yüksek damping faktörüne sahiptir. Bu sonuçlar malzemenin çapraz bağ yoğunluğu değeri ile doğrudan ilişkilidir. SEM analizi ile elde edilen görüntüler incelendiğinde doğrudan karıştırma yöntemi ile üretilen malzemenin yapısında aglomere grafen nanopartikülleri gözlenmiştir. Sprey yöntemi kullanılarak üretilen malzemelerde doğrudan karıştırma yöntemine göre homojen dağılım sağlandığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Glass fiber materials are one of the fibers preferred in composite production. One of the most important disadvantages of such composites is that glass fiber cannot establish a strong bond with epoxy resin and the toughness of the materials produced is low. For this reason, nanoparticles are used to improve the strength of the material in the z-axis direction and the bond between fiber and epoxy. In this study, it was studied to improve the fiber-matrix interface behavior of composites and to increase composite toughness by adding 0.5% graphene to the material. Within the scope of the study, samples were produced by direct mixing method and spray method. Triton X-100 surfactant was used to ensure homogenous dispersion. Three Point Bending Test, Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Scanning Electron Microscopy (SEM) Analysis were performed to examine the mechanical and thermal properties of the produced samples. When the test results were analyzed, it was seen that the highest flexural strength of the materials was 432.29 MPa and the flexural modulus was 14.96 GPa in the Spray Method. Thus, with the addition of 0.5% graphene, the flexural strength of the material increased by 15.25% in the Spray Method compared to the reference sample. On the other hand, according to the DMA analysis results, it was observed that the reference sample had the highest Tg value and Storage Modulus. The highest Tg value was determined as 114.6°C. The sample produced by spray method has the highest loss modulus and the highest dumping factor. These results are directly related to the crosslink density value of the material. When the images obtained by SEM analysis were analyzed, agglomerated graphene nanoparticles were observed in the structure of the material produced by direct mixing method. It was observed that homogenous distribution was achieved in the materials produced using the spray method compared to the direct mixing method.
Benzer Tezler
- Grafen katkılı cam/epoksi nanokompozit plakaların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of glass/epoxy nanocomposites laminates enhanced with graphene
FARNOUD KHAKZAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ELMAS SALAMCİ
- Grafen oksit nano parçacık takviyesi yapılmış karbon elyaf-epoksi katmanlı kompozitlerin basma yükleri altındaki katman ayrılması davranışının incelenmesi
Investigation of delamination behaviour of graphene oxide nanoparticle reinforced carbon fibre-epoxy layered composites under compressive loads
TAHİR SOYUGÜZEL
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Grafen katkılı ultrafiltrasyon membranların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of graphene doped ultrafiltration membranes
SÜNDÜZ ALEMDAR
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY
- Toz metalurjisi ile üretilen demir matrisli metallere grafen ve grafit ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin karşılaştırılması
Comparison of the effects of graphene and graphite addition on microstructure and mechanical properties of iron matrix metals via powder metallurgy
AHMET NUSREV TANRIVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKİF ERDEN
DR. YASİN AKGÜL