MWCNT, GNP, H-BN, BNNT ile takviyelendirilmiş polifenilen sülfür (PPS) matrisli kompozitin özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tailored properties of polyphenylene sulfide (PPS) matrix composite reinforced with MWCNT, GNP, H-BN, BNNT
- Tez No: 919228
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CİHAN KABOĞLU, DOÇ. DR. YAHYA ÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Teknolojik ilerlemeler ve ağır çalışma koşulları, günümüzde kullanılan malzemelerin performans sınırları zorlanmaktadır. Bu durum, avantajlı özelliklere sahip kompozit malzemelerin geniş bir uygulama alanı bulmasını sağlar. Kompozit malzemelerin özellikleri eklenen takviye malzemesine, oranına ve uygulama yöntemine göre değişir. Malzeme boyutlarını nano ölçeğe düşürmek, güçlü bir faz-arayüzey etkileşimi sağlayarak kompozit malzemelerin özelliklerini geliştirir. Polimer nanokompozitler, benzersiz yapıları sayesinde çeşitli üstün özellikler ve birçok potansiyel uygulama alanı sunar. Polifenilen sülfür (PPS), hafifliği, yüksek mukavemeti, yüksek sıcaklıklara dayanımı, kolay erişilebilirliği ve üstün mekanik ile fiziksel özellikleri sayesinde özellikle havacılık endüstrisinde büyük ilgi görmektedir. Bir nanokompozit yapıda PPS termoplastik polimerinin, mekanik ve fiziksel özelliklerini daha da geliştirmek için nano takviyeler ile güçlendirilebilir. Nano takviyelerin matris içinde homojen dağılımı, mekanik, fiziksel, termal ve elektriksel iletkenlik özelliklerini iyileştirmek için çok önemlidir. Bu amaçla PPS polimerinin, mekanik, fiziksel ve iletkenlik özelliklerini iyileştirmek için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT), grafen nanoplatelet (GNP), hekzagonal bor nitrür (h-BN) ve bor nitrür nanotüp (BNNT) ile takviye edilmiştir. Kompozit malzemeler, PPS matris malzemesinin farklı ağırlık oranlarında nano takviye malzemeler ile hem sıcak pres hem de enjeksiyon kalıplama ile üretimleri denenmiştir. Üretilen kompozit malzemelere çekme, darbe, üç nokta eğme, sertlik, DSC, TGA, DMA, SEM analizleri, termal ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılmıştır. Kompozit malzemelerde, mekanik karıştırma sonrasında sıcak presli üretimlerinde aglomerasyonun oluşmasından dolayı mekanik özelliklerde düşüş gözlenmiştir. Termal iletkenlik özellikleri incelendiğinde, %10 ağırlıkça GNP eklendiğinde %490, %10 ağırlıkça MWCNT eklendiğinde ise %45 artış söz konusudur. Yarı iletken saf PPS'nin orta frekansta %10 ağırlıkça MWCNT eklendiğinde yaklaşık %222 oranında elektrik iletkenliği artarak iletken hale geldiği görülmüştür. Enjeksiyon kalıplama ile üretilen kompozitlerde öncesinde eriyik karıştırma yapıldığı için nano takviyeler PPS matrisi içerisinde SEM analizleri sonucunda homojen dağıldı gözlenmiştir. Bu da dört nano takviye malzemesi için de mekanik özekliklerin iyileşmesini sağlamıştır. Ayrıca termal iletkenlik değerinin ağırlıkça %10 MWCNT takviyelendirildiğinde %1375 oranında ciddi bir artışa sebep olduğu gözlenmiştir. Karbon ve bor bazlı nano takviyeli PPS kompozitlerinin üretimi için en uygun yöntemin eriyik karıştırma sonrası enjeksiyon kalıplama olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Technological advancements and demanding working conditions challenge the performance limits of materials used today. This situation allows composite materials with advantageous properties to find wide application areas. The properties of composite materials depend on the type of additive material, its proportion, and the applied production method. Reducing the material dimensions to the nanoscale enhances the properties of composite materials by providing a strong phase-interface interaction. Polymer nanocomposites offer various superior properties and many potential application areas due to their unique structures.Polyphenylene sulfide (PPS) has garnered significant attention, especially in the aerospace industry, due to its lightweight, high strength, resistance to high temperatures, easy accessibility, and excellent mechanical and physical properties. In a nanocomposite structure, the mechanical and physical properties of the PPS thermoplastic polymer can be further enhanced by reinforcing it with nanofillers. The homogeneous dispersion of nanofillers within the matrix is crucial for improving mechanical, physical, thermal, and electrical conductivity properties. For this purpose, the PPS polymer was reinforced with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), graphene nanoplatelets (GNP), hexagonal boron nitride (h-BN), and boron nitride nanotubes (BNNT) to enhance its mechanical, physical, and conductivity properties. Composite materials were produced using both hot pressing and injection molding methods, incorporating the nanofillers into the PPS matrix material at different weight ratios.The produced composite materials were subjected to tensile, impact, three-point bending, hardness, DSC, TGA, DMA, SEM analyses, as well as thermal and electrical conductivity measurements. In composite materials, a decrease in mechanical properties was observed due to agglomeration occurring during hot pressing production following mechanical mixing. Regarding thermal conductivity, a 490% increase was achieved with the addition of 10 wt.% GNP, while a 45% increase was observed with 10 wt.% MWCNT. It was found that the electrical conductivity of the semiconducting pure PPS increased by approximately 222% with the addition of 10 wt.% MWCNT at mid-frequencies, rendering it conductive.In composites produced via injection molding, the nanofillers were observed to be homogeneously distributed within the PPS matrix as confirmed by SEM analyses, which was due to prior melt mixing. This homogeneity contributed to improved mechanical properties for all four types of nanofillers. Furthermore, the thermal conductivity significantly increased by 1375% when 10 wt.% MWCNT was added. It was determined that the most suitable production method for carbon- and boron-based nanofiller-reinforced PPS composites is injection molding following melt mixing.
Benzer Tezler
- Determination of impact and fracture behavior of hybrid fiber reinforced nano composite
Hibrit fiber takviyeli nanokompozitlerin darbe ve kırılma davranışlarının incelenmesi
BAHJAT HARDAN SULAIMAN
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERKLİĞ
- Uçak uçuş kontrol kumanda yüzeyleri ve havacılık nano takviyeli hibrit kompozitlerin hasar analizlerinin termografi yöntemi ile yapılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the feasibility of damage analysis of airplane flight control control surfaces and aviation nano-reinforced hybrid composites using thermography method
CAHİT BİLGİ
Doktora
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE DEMİR
- Investigation on impact and fracture behaviour of hybrid fiber reinforced nanocomposites
Hibrit fiber takviyeli nanokompozitlerin darbe ve kırılma davranışlarının incelenmesi
ATBAN RAFEA ABDO ABDO
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ÖMER YAVUZ BOZKURT
- TiC, Karbon Nanotüp ve Grafen takviyeli 6061 alüminyum esaslı hibrit kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi, özelliklerinin incelenmesi ve analizi
Production of TiC, Carbon Nanotubes and Graphene reinforced 6061 Aluminum based hybrid composites by powder metallurgy, investigation and analysis of properties
TÜRKER TÜRKOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SARE ÇELİK
- Nano kompozit elastomerik elektrik iletken malzemelerde çatlak oluşum ve ilerlemesinin dıc metodu yardımı ile deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of crack initiation and propagation for electrical conductive nanocomposite elastomer materials with dic method
AHMAD NASER ALDEEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI