Recycling of carbon fiber reinforced epoxy composites
Karbon fiber takviyeli epoksi kompozitlerin geri dönüşümü
- Tez No: 969716
- Danışmanlar: PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit malzemeler, yüksek dayanım/ağırlık oranı, korozyon direnci ve dayanıklılık gibi özellikleri sayesinde çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, termoset esaslı kompozitlerin artan kullanımı, kullanım ömrü sonundaki atık yönetimi konusunda ciddi endişelere yol açmaktadır; çünkü bu tür malzemelerin geleneksel yöntemlerle geri dönüştürülmesi zordur. Yeni gelişen teknolojiler arasında yer alan mikrodalga destekli asitle çözündürme yöntemi, umut vadeden, verimli ve çevre dostu bir geri dönüşüm yaklaşımı olarak dikkat çekmektedir. Bu çalışma, karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) atıklarının hızlı mikrodalga destekli nitrik asit çözündürme yöntemiyle kapalı döngü geri dönüşümünü incelemektedir. İşlem sıcaklığı (120 °C–150 °C) ve mikrodalga uygulama süresi (5–10 dakika) değiştirilerek parametrik bir çalışma gerçekleştirilmiş, diğer tüm parametreler sabit tutulmuştur. Bu çalışma aralığında en uygun durum 150 °C'de 10 dakikada, %99 reçine çözünme oranı ile elde edilmiştir. Geri dönüştürülen karbon fiberler, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve Raman spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiş ve orijinal fiberlerle karşılaştırılmıştır. Fiberlerin yüzeyinde belirgin bir aşınma gözlemlenmemiş, çaplarında değişim olmamış ve reçine kalıntısı minimum düzeyde kalmıştır. Farklı geri dönüşüm koşullarında elde edilen ID/IG oranlarının karşılaştırılması, geri dönüşüm süreci sırasında yapısal bir bozulma meydana gelmediğini göstermektedir. Bu sonuçlar, önerilen yöntemin havacılık sınıfı karbon fiberlerin verimli ve hasarsız şekilde geri kazanımını sağladığını ve kapalı döngü geri dönüşüm sistemleri için uygun olduğunu doğrulamaktadır. Zaman ve sıcaklık parametrelerinin değişimiyle tanımlanan geri dönüşüm çevrimi, ilerideki araştırmalar için bir temel oluşturabilir. Fiberler yapısal bütünlüklerini koruduğundan yeniden kullanım için uygun görünmektedir; ancak, üretime yönelik uygunluklarını değerlendirmek amacıyla mekanik performanslarının orijinal fiberlerle karşılaştırmalı olarak incelenmesi önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Composite materials are extensively used across various industries due to their high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, and durability. However, the increasing use of thermoset-based composites has raised critical concerns regarding end of life waste management, as they are difficult to recycle through conventional methods. Among emerging technologies, microwave-assisted acid digestion has gained attention as a promising, efficient, and environmentally friendly recycling approach. This study investigates the closed-loop recycling of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) waste using a rapid microwave-assisted nitric acid digestion method. A parametric study was conducted by varying the process temperature (120 °C–150 °C) and microwave irradiation hold time (5–10 minutes) while keeping other parameters constant. In this working range, the most suitable condition was determined to be 10 minutes at 150 °C, and 99% resin removal efficiency was achieved. Recycled carbon fibers were characterized and compared to pristine fibers using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), and Raman spectroscopy. The recycled fibers retained their structural integrity, showing no visible surface etching, no change in fiber diameter, and minimal resin residue. A comparison of the ID/IG ratios across different recycling processes indicates that there is no structural change occurred during recycling process. These findings highlight the significance of developing fast, clean, and scalable recycling technologies for thermoset composites, especially in high-performance applications like aerospace. The successful recovery of carbon fibers not only proves the feasibility of this method but also supports the advancement of closed-loop recycling systems. The recycling cycle defined by varying time and temperature parameters can serve as a foundation for future studies. As the recycled fibers preserved their structural integrity, they appear suitable for reuse, though further research is needed to evaluate their mechanical performance compared to virgin fibers for potential manufacturing applications.
Benzer Tezler
- Karbon/pamuk kumaş takviyeli hibrit biyokompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of carbon/cotton fabric reinforced hybrid biocomposites
SEVDA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
- Akustik yalıtım için dokuma kumaş takviyeli katmanlı hibrid kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Development of fabric reinforced layered hybrid composite materials for acoustic insulation
MUSTAFA ÇAĞATAY YARADANAKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAZAN OKUR
- Alüminyum matrisli rGO takviyeli kompozitlerin üretimi
Production of aluminum matrix rGO reinforced composites
YAKUP PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN GÜL
- Uzay araçlarında kullanılan malzemelerde temas basıncının ısıl dirence etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical examination of the effect of contact pressure on thermal resistance i̇n materials used i̇n space vehicles
SEZAİ KOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEDİM SÖZBİR
- Axial behavior of low strength concrete prisms confined with hybrid fiber reinforced polymers
Hibrit lifli polimer malzeme ile sargılanmış düşük dayanımlı beton prizmaların eksenel davranışı
İSMAİL SENCAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN