Characterisation and Selection of Sustainable Discontinuous Natural Fibre Reinforced Polymer Constituents and Their Composites
Sürdürülebilir Süreksiz Doğal Lif Takviyeli Polimer Bileşenlerinin ve Bunların Kompozitlerinin Karakterizasyonu ve Seçimi
- Tez No: 990072
- Danışmanlar: PROF. DR. STEPHEN J. EICHHORN, PROF. DR. IAN HAMERTON, DOÇ. DR. MARCO L. LONGANA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Engineering Sciences, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Brıstol
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Toplumda çevreye yönelik artan hassasiyet, lif takviyeli polimer matrisli kompozitler (FRP'ler) dâhil olmak üzere birçok mühendislik alanında sürdürülebilirliğe odaklanılmasına yol açmaktadır. Termosetler ve sentetik lifler gibi çevre dostu olmayan bileşenler içermeleri sebebiyle bu sektör, sürdürülebilir çözümler araştırmaya yönelmiştir. Olası çözümler için iki farklı yaklaşım değerlendirilebilir. İlk yaklaşım, doğal lifler ve biyobazlı matrisler gibi sürdürülebilir hammaddeler kullanarak bileşen malzemelerin çevresel etkisini azaltmaktır. İkinci yaklaşım ise kompozitler için“onarım, yeniden kullanım veya geri dönüşüm”stratejilerini benimseyerek depolama alanı atıklarını azaltmaktır. Kompozit endüstrisi çoğunlukla kürleşme sırasında geri dönüşü olmayan bağ mekanizmaları oluşturan termoset matrisler kullandığından, ikinci yaklaşımı uygulamak zordur. Ancak, termoplastik matrisler veya kovalent uyarlanabilir ağ (vitrimer) polimerler bu durumu aşabilir ve söz konusu yaklaşımın uygulanmasını kolaylaştırabilir. Ayrıca, lif takviyesinin sürekli yapıdan süreksiz yapıya dönüştürülmesi, sürekli FRP'lerde gerçekleştirilmesi oldukça güç olan onarım ve yeniden kullanım kavramlarını teşvik eder ve kolaylaştırır. Bunun nedeni, olası bir onarım veya yeniden kullanım sürecinin ardından üretim kusurları ve hatalar gibi faktörlerin değişecek olması, bu nedenle orijinal ürün için yapılan performans tahminlerinin geçerliliğini yitirmesidir; oysa süreksiz FRP'lerde bu durum nispeten sabit kalır. Buna ek olarak, Yüksek Performanslı Süreksiz Lif (HiPerDiF) yöntemiyle üretilen yüksek oranda hizalanmış süreksiz FRP'ler, sürekli FRP'lerle karşılaştırılabilir performans gösterebilmektedir. Bu çalışmada, bitki bazlı çeşitli doğal lifler (ananas, keten, jüt, kenaf) ve sürdürülebilir olma potansiyeli taşıyan matrisler (Elium®, Furacure, Vitrimax™), HiPerDiF yöntemiyle üretilen sürdürülebilir, hizalanmış süreksiz FRP'ler için uygun bileşenler olarak değerlendirilmektedir. Yapılan değerlendirmeler, kısa keten liflerinin ve bir vitrimer reçinenin, umut verici mekanik performansları ve kompozit uygulamalarında onarım seçeneği sunarak döngüsel ekonomiye katkıda bulunmaları nedeniyle gelecekteki sürdürülebilir hizalanmış süreksiz FRP çalışmalarında en uygun bileşenler olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The increasing societal concern about the environment leads to a focus on sustainability in many engineering fields, including fibre reinforced polymer matrix composites (FRPs). Due to their non-environmentally friendly constituents, i.e. thermosets and synthetic fibres, this sector is committed to researching sustainable solutions. Two different approaches can be considered for possible solutions. The first approach is reducing the environmental impact of constituent materials by using sustainable raw materials, such as natural fibres and bio-based matrices. The second approach is reducing landfill waste by considering a“repair, reuse or recycle”approach for composites. Because the composite industry uses mostly thermoset matrices, which form irreversible bonding mechanisms when cured, it is difficult to apply the second approach. However, thermoplastic matrices or covalent adaptable network polymers can overcome this and make it easier to apply the second approach. Furthermore, changing the fibre reinforcement geometry from continuous to discontinuous promotes and facilitates the concept of repair and reuse, which are quite difficult to achieve with continuous FRPs. This is because after the possible repair or reuse process, factors such as manufacturing defects and flaws will be altered so that all performance predictions for the original product will become invalid; alternatively, those of discontinuous FRPs remain relatively the same. Moreover, highly aligned discontinuous FRPs produced with the High-Performance Discontinuous Fibre (HiPerDiF) method can show performance comparable to continuous FRPs. In this study, a number of plant-based natural fibres (curaua, flax, jute, kenaf) and potentially sustainable matrices (Elium®, Furacure, Vitrimax™) are investigated to be selected as sustainable and feasible constituents for a sustainable aligned discontinuous FRP produced with the novel HiPerDiF method. It is found that short flax fibres and a vitrimer resin are the best constituents for future sustainable aligned discontinuous FRPs studies due to promising mechanical performance and offering a circular economy via repair option in composite applications.
Benzer Tezler
- Nanoparçacık takviyeli epoksi malzemelerin teorik ve deneysel incelemesi
Theoretical and experimental investigation of nanoparticle reinforced epoxy materials
CAN DİKİCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Hastelloy x süper alaşımının seçici lazer ergitme yöntemi ile eklemeli imalatlandırılmasında lazer tarama hızının etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of laser scanning speed in additive manufacturing of hastelloy x super alloy wi̇th selective laser melting method
GİZEM COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER
- Orta Fırat Vadisi'ndeki erik popülasyonundan sürdürülebilir yetiştiricilik için anaçlık tiplerin seleksiyonu ve moleküler karakterizasyonu
Selection and molecular characterization of rootstock types for sustainable cultivation from the plum population in the Middle Euphrates Valley
KÜBRA KORKMAZ
- Fosfat çözen funguslar tarafından üretilen organik asitlerin karakterizasyonu ve organik asit üretiminin manipülasyonu
Characterization of organic acids produced by phosphate-solubilizing fungi and manipulation of organic acid production
MUHAMMED TATAR
Doktora
Türkçe
2026
ZiraatSivas Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ÖLMEZ
- Fide kalımı, çim kını uzunluğu ve fide kuvveti ölçütleri ile buğday genotiplerinin erken dönem kuraklığa dayanıklılık yönünden karakterizasyonu
Characterization for drought resistance at early stages of wheat genotypes based on survival, coleoptile lenght and seedling vigor
SİNAN BAYRAM