Automated nanomaterial integrated repair patch production and its implementation for carbon fiber-reinforced composites
Otomatik nano malzeme takviyeli tamir yaması üretimi ve karbon fiber-takviyeli kompozitlere uygulanması
- Tez No: 509188
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET YILDIZ, DR. JAMAL SEYYED M. ZANJANI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fiber takviyeli kompozitler, üstün yapısal özellikleri ve hafif ağırlığı nedeniyle havacılık, enerji, otomotiv endüstrilerinde birincil ve ikincil yapılarda yaygın olarak tercih edilmektedir. Bununla birlikte, kompozit materyaller düşük darbe direnci, delaminasyon mukavemeti, kırılma tokluğu ve tamir edilebilirlik açısından gibi belirli sınırlamalara sahiptir. Bu nedenle, kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini geliştirmek için birçok girişimde bulunulmuştur, bunlardan birisi de kompozit içindeki fiber veya reçine fazlarına nano ölçekli takviye entegrasyonudur. Yakın dönem araştırmaları, grafen-takviyeli kompozit malzemelerin takviyesiz olanlara göre daha fazla avantaja sahip olduğunu göstermektedir. Tezin ilk kısmında grafen ve nano-takviyelendirme üzerine bir literatür araştırması yapılmıştır. İkinci bölümde, üç farklı nano-malzeme takviye düzenlemesi araştırılmıştır. Grafen, arayüz ve matris değiştirici olarak kullanılmıştır. Nano-takviyeli numunelerin eğilme, çekme ve kırılma tokluğu test sonuçlarında dikkate değer gelişmeler gözlenmiştir. Ek olarak, grafenin iletkenlik özelliği nedeniyle, nano malzeme takviyeli kompozitler hem elektriksel hem de termal iletkenlik değerleri kazanmıştır. Üçüncü bölümde, elektrospreyleme cihazının çoklu enjektörler ile tasarlanması üzerine kapsamlı bilgi verilmiştir. Elektrospreyleme, nano-malzeme kaplama için hızlı, kullanıcı dostu ve düşük maliyetli olan yöntemlerden biridir. Yeni çoklu enjektörlü elektrospreyleme cihazı, kompozit teknolojileri araştırma merkezinde seri üretim hattındaki kompozit malzemelere nano malzeme kaplanmasına öncülük edecektir. Son bölümde, kompozitlerin nano-takviyelendirilmesi hakkında ilk bölümde elde edilen olumlu sonuçlar, tamir yama metodunun geliştirilmesi için kullanılmıştır. Matriks ve arayüzleri nano- takviyeli tamir yamaları üretilmiş ve tamir prosedürüne dahil edilmiştir. Tamir edilen kompozit malzemelerin mekanik özellikleri açısından en verimli yöntemi bulmak için iki farklı zımparalama yöntemi test edilmiştir. Tamir yamalarındaki arayüz ve matriks modifikasyonundan dolayı, nano-takviyeli yamalar ile tamir edilmiş kompozit parçaların kayma testi sonuçları dikkate değer ölçüde iyileştirilmiştir. Sonuç olarak; bir güçlendirici olarak grafen, kompozit yapı ve tamir işlemlerinin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için başarıyla kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Fiber reinforced composites are commonly preferred as primary and secondary structures in aerospace, energy, automotive industries due to its superior structural properties and lightweight. However, composite materials have certain limitations such as low impact resistance, delamination strength, fracture toughness and repairability. This study puts forward the applicability and the striking improvements in mechanical properties which provided by graphene in the composites. The first chapter of this thesis includes a brief literature overview for nano-reinforcement of composite materials. In the second chapter, three different nano-material integrated arrangements were investigated. These systems can be categorized as the nano-reinforcement integration on the fibers, in the matrix, and both the fibers and the matrix. Notable enhancements were achieved in flexural, tensile and fracture toughness of the graphene-integrated composite structures, and microscopy images for the fracture surfaces are provided to support these results. The third chapter presents comprehensive information on the design of the electrospraying device with multiple nozzles and its manufacturing processes. Electrospraying is a highly efficient method in nano-material coating field, which is fast, user-friendly and low-cost. The new multiple-nozzle electrospraying device is aimed to lead the nanomaterial integration for the mass production in the composite technologies research center. In the last chapter, outcomes of the previous studies on TEGO integration on composites were used for the development of composite repairs. Repairing procedures were employed as matrix and interface reinforced repair patches. Two different sanding methods were tested to find the most efficient method. Shear properties of the repair patches were remarkably improved because of the interface and matrix modification with graphene-implementation. To conclude, graphene as a reinforcer was successfully employed for the improvement in mechanical properties of healthy and repaired composite structures.
Benzer Tezler
- An efficient design optimization framework for rf and optical applications
Başlık çevirisi yok
ORKUN KARABAŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GULLU KIZILTAS
- Elektronik baskı uygulamalarına yönelik alaşım ve metalik nano partiküllerin üretimi
Alloy and metallic nanoparticle production for printed electronics
ŞERZAT SAFALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Ark oluşturma yöntemiyle alüminyum nano partiküllerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of aluminum nanoparticles by electric arc discharge
BAŞAR YANIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DENİZ UZUNSOY
- İki farklı tip peek materyalinin kompozitle bağlanma dayanımının değerlendirilmesi
Evaluation of bond strength Two different peek and indirect composite resin materials
ZIYA SAFARLI
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2019
Diş HekimliğiKocaeli ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN SARIDAĞ