Nanopartikül katkılı prepreg üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Nanoparticle doped prepreg production and investigation of its mechanical properties
- Tez No: 938580
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Havacılık uygulamaları için yüksek performanslı kompozit malzemelerin çoğu önceden hazırlanmış prepregler veya kürlenmemiş ancak reçine ile emdirilmiş karbon elyaf katmanlar şeklinde kullanılmaktadır. Karbon elyaf takviyeli prepreg malzemelerin mekanik özelliklerini artırmak amacıyla günümüzde birçok yenilikçi çalışma yapılmaktadır. Literatür incelendiğinde yapılan çalışmalarda prepreg malzemelerin matris tabakasının güçlendirilmesi amacıyla nanopartikül katkısının etkilerinin araştırıldığı görülmüştür. Gerçekleştirilen çalışma kapsamında prepreg sarım makinesi kullanılarak epoksi reçine içerisine ağırlıkça %0,5 oranında Grafen (GNP) ve Çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ilave edilen nanopartikül katkılı karbon elyaf takviyeli prepreg ve onun kompozit malzemeleri 2 farklı serim yönünde üretilmiş ve nanopartikül katkısının mekanik özellikler yönünden değişimi, ASTM D3039 standart boyutlarında çekme ve ASTM D790 standartlarında üç nokta eğme testlerinin sonuçlarıyla ortaya konmuştur. Ayrıca üretilen nanopartikül katkılı karbon elyaf takviyeli prepreg kompozit malzemelerin kırılma yüzeylerinden SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) cihazıyla görüntüler alınarak; katkılı reçinenin elyaf içerisinde dağılma veya topaklanma durumları incelenmiştir. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda en yüksek çekme dayanımı %0,5 GNP katkılı UD serim yönlü numunede görülmüş, gerilme değerini katkısız numuneye göre %19,81 oranında artırmıştır. Üç nokta eğme deneyinden elde edilen verilere göre, en yüksek eğilme gerilim değerleri UD serim yönlü numunelerde %0,5 GNP'de ve 0°/90° serim yönlü numunelerde ise %0,5 MWCNT numunelerde olduğu görülmüş ve katkısız numuneye göre eğilme mukavemeti artışı sırasıyla %55,13 ve %15,28 oranında olmuştur. Yakma testi sonrası ağırlık analizinden elde edilen verilere göre grafen takviyesinin daha dengeli elyaf/reçine oranıyla elyafın daha iyi yerleşmesini sağladığı, çok duvarlı karbon nanotüp takviyesinin ise epoksi reçinenin viskozitesini artırarak reçine oranını artırdığı görülmüştür. SEM görüntüleri incelendiğinde GNP ve MWCNT katkılı numunelerin kopma davranışını doğrulayan yüzey morfolojisinin geliştiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Most high-performance composite materials for aerospace applications are used as pre-impregnated prepregs or uncured carbon fiber layers impregnated with resin. Many innovative studies are being conducted today to enhance the mechanical properties of carbon fiber reinforced prepreg materials. A review of the literature shows that the effects of nanoparticle additives on strengthening the matrix layer of prepreg materials have been explored. In the conducted study, nanoparticle-doped carbon fiber-reinforced prepreg with 0,5% by weight of graphene (GNP) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) added into epoxy resin was produced using a prepreg winding machine. These prepregs were produced in two different lay-up directions, and the change in mechanical properties due to the nanoparticle additives was evaluated through the results of tensile testing (ASTM D3039 standard) and three-point bending tests (ASTM D790 standard). Additionally, fracture surfaces of the nanoparticle-enhanced carbon fiber prepreg composites were examined using Scanning Electron Microscopy (SEM) to analyze the distribution or agglomeration of the additives within the fibers. The experimental results showed that the highest tensile strength was observed in the UD lay-up direction sample with 0,5% GNP, which increased the tensile strength by 19,81% compared to the unreinforced sample. According to the three-point bending test results, the highest bending strength values were found in the UD lay-up direction sample with 0,5% GNP and the 0°/90° lay-up direction sample with 0,5% MWCNT, showing a bending strength increase of 55,13% and 15,28% respectively, compared to the unreinforced sample. Based on the weight analysis results obtained after the burn-off test, it has been observed that graphene reinforcement provides a more balanced fiber/resin ratio and improves fiber placement, while multi-walled carbon nanotube (MWCNT) reinforcement increases the viscosity of the epoxy resin, leading to a higher resin content. SEM images revealed the development of fracture surface morphology that confirmed the failure behavior of the samples with GNP and MWCNT additives.
Benzer Tezler
- Nanopartikül katkılı yağlayıcıların farklı metallerin adhesif aşınma özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nanoparticle added lubricants on the adhesive wear properties of different metals
CEMİLE EYLEM URHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiUşak ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR GÜNDOĞAN
DOÇ. DR. ATİKE İNCE YARDIMCI
- Nanopartikül katkılı epoksi reçinelerin aşınma davranışlarının incelenmesi
An investigation of wear behavior of nanoparticle added epoxy resins
BERAT SUVAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÖZENÇ
- Nanopartikül katkılı polimer filmlerinin fonksiyonel özelliklerinin araştırılması
Investigation of functional properties of nanoparticle incorporated polymer films
SEBAHATTİN DOĞUKAN UYANIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNEM ÇEVİK
- Nanopartikül katkılı biyodizel yakıtlar üreterek bir dizel güç santralinde etkili parametrelerin incelenmesi
Investigation of effective parameters in a diesel power plant by producing nanoparticle additive biodiesel fuels plant
MUHAMMED MUSTAFA UYAR
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN ÇITLAK
- Nanopartikül katkılı gizli ısı depolama ünitesi entegreli güneş enerjili ısıl sistemlerin tasarımı ve deneysel analizi
Design and experimental analysis of nanoparticle-enhanced latent heat storage unit-integrated solar thermal systems
CEYLİN ŞİRİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL