Pan nanoelyaf/pe takviyeli kendi kendini onarabilen CETP kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of pan nanofiber/pe reinforced self-healing GFRP composites
- Tez No: 980458
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAPICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektroeğirme yöntemi, Lif takviyeli polimerler, Electrospinning method, Fiber reinforced polymers
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Cam elyaf takviyeli epoksi matrisli polimer kompozitlerin (CETP) dayanıklılık ve güvenilirliğini artırmak amacıyla, vakum torbalama yöntemi kullanılarak dört farklı tipte numuneler üretilmiştir. Bu numuneler; (i) modifiye edilmemiş saf yapı, (ii) ağırlıkça %15 oranında yüksek yoğunluklu polietilen (PE) tozu ile modifiye edilmiş epoksi matrisli yapı, (iii) elektrospin yöntemiyle üretilmiş poliakrilonitril (PAN) tabanlı nano-elyaf keçenin ara katman olarak entegre edildiği yapı ve (iv) her iki modifikasyonu içeren hibrit yapıdan oluşmaktadır. Numuneler düşük hızlı darbe testine tabi tutulmuş; bunların yarısı 150 °C'de 30 dakika süreyle ısıl işleme maruz bırakıldıktan sonra yeniden test edilmiştir. PE katkısı, referans numunelere kıyasla tepe yük değerinde azalma oluşturmuş; ancak ısıl işlem sonrası mikro çatlakların doldurulmasıyla bu kaybın büyük ölçüde geri kazanıldığı görülmüştür. PAN nano-elyaf keçe ara katmanlarının varlığı, ilk yük kaybını sınırlamış; hibrit yapı ise her iki modifikasyonun avantajlarını birleştirerek en yüksek ilk darbe mukavemetini göstermiş, tekrar darbesi sonrasında kapasitesini korumuş ve en düşük kalıcı hasar göstermiş, ayrıca ısıl işlem sonrasında performansta ilave yaklaşık %10'luk bir artış gözlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri, eriyen PE'nin nano-elyaf keçe boyunca ilerleyerek delaminasyon bölgelerini onardığını göstermiştir. Bu durum, etkili ve sinerjik bir kendi kendini iyileştirme mekanizması ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, PAN nano-elyaf keçelerin çatlak ilerlemesini engellerken PE'nin sıcaklıkla tetiklenen bir iyileşme işlevi üstlendiğini göstermektedir. Bu iki bileşenin sinerjik etkisi, hafif yapılı CETP kompozitlerde artırılmış darbe mukavemeti ve mekanik bütünlüğün geri kazanımı için uygulanabilir bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
To enhance the durability and reliability of glass fiber-reinforced epoxy matrix polymer composites (GFRP), four types of specimens were fabricated using the vacuum bagging method. These specimens consist of: (i) the unmodified neat structure, (ii) the epoxy matrix modified with 15 wt.% high-density polyethylene (PE) powder, (iii) the structure incorporating a polyacrylonitrile (PAN)-based electrospun nanofiber mat as an interlayer, and (iv) a hybrid structure combining both modifications. The specimens were subjected to low-velocity impact tests, and half of them were re-tested after being heat-treated at 150 °C for 30 min. The incorporation of PE resulted in a decrease in peak load compared to the reference specimens; however, this loss was largely recovered after heat treatment due to the filling of microcracks. The presence of PAN nanofiber interlayers limited the initial load drop, while the hybrid structure combined the advantages of both modifications; exhibiting the highest initial impact strength, maintaining its capacity after repeated impact, and showing the lowest permanent indentation depth. An additional increase of approximately 10% was observed after heat treatment. Scanning electron microscopy (SEM) analyses revealed that the melted PE migrated along the nanofiber mat, repairing the delamination regions. This phenomenon demonstrated an effective and synergistic self-healing mechanism. The findings indicate that while the PAN nanofiber mats act as barriers to crack propagation, PE provides a thermally triggered healing function. The synergistic interaction of these two components presents a feasible approach for achieving enhanced impact resistance and recovery of mechanical integrity in lightweight GFRP composites.
Benzer Tezler
- Production and characterization of poly(acrylonitrile-co-butyl acrylate) /polypyrrole composites and nanoparticles
Poli̇(akri̇loni̇tri̇l-ko-büti̇l akri̇lat)/poli̇pi̇rol kompozi̇tleri̇n ve nanoparti̇külleri̇n üreti̇mi̇ ve karakteri̇zasyonu
CEM ÜNSAL
Doktora
İngilizce
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Yanma gecikmeli poliakrilonitril polimer ve elyafları üretimi
Producing flame retardant polyacrylonitrile polymers and fiber manufacturing from the same
MUSTAFA YILMAZ
Doktora
Türkçe
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AKAR
- Grafen ve Fe3O4 nanopartiküller ile güçlendirilmiş pan nanoelyaf katkılı elium reçine matrisli nanokompozitlerin mekanik özellikleri, translaminar kırılma davranışları ve şekil hafızası özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties, translaminar fracture behaviors and shape memory properties of pan nanofiber doped elium resin matrix nanocomposites reinforced with graphene and Fe3O4 nanoparticles
MUHAMMET ALİ ŞENYURT
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Synthesis and characterization of polyacrylonitrile-based carbon nanofibers
PAN tabanlı karbon nanoelyaf sentezi ve karakterizasyonu
EZGİ İŞMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Preparation and characterisation of polyacrylonitrile based nanofibers by electrospinning
Poliakrilonitril bazlı nanoelyafların elektroeğirme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
YAVUZ SELİM ŞAHİNTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLGUN GÜVEN