Karbon nanotüp, nanofı̇ber ve e-cam takvı̇yelı̇ epoksı̇ nanokompozı̇tlerı̇n yorulmalı korozyon davranışının ı̇ncelenmesı̇
Investigation of corrosion fatigue behavior of carbon nanotube, nanofiber and e-glass reinforced epoxy nanocomposites
- Tez No: 637545
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAPICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, katyonik yüzey aktif maddesi kullanılarak homojen dağılımı sağlanmış ve aynı zamanda yüzeyi kimyasal olarak fonksiyonelleştirilmiş olan %0,1 oranındaki çok cidarlı karbon nanotüpe ilave olarak, cam elyaf yüzeyleri silan kimyasalı ile fonksiyonelleştirilmiş ve simetri katında nano elyaf tabaka içeren [0/90] elyaf dizilimine sahip E-cam/epoksi kompozit malzemenin korozyonlu yorulma davranışı incelenmiştir. Katyonik yüzey aktif maddesi olarak CetylPyridinium Chloride, silan malzemesi olarak γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane kullanılmıştır. Nano elyaf olarak, elektro-eğirme yöntemiyle üretilmiş olan poliakrilonitril kullanılmıştır. Çok cidarlı karbon nanotüplerin saflaştırılmasında 1:1 oranında sülfürik asit/nitrik asit karışımı, amin ile fonksiyonelleştirmede hekzametilen diamin kullanılmıştır. Üretilen numunelerde nano elyafın, silan uygulamasının ve karbon nanotüp yüzey kimyasının değiştirilmesi işlemlerinin etkilerinin ayrı ayrı görülmesi için ara numuneler üretilmiştir. Tip-I kırılma dayanım ve tokluğunun ölçülmesi için çekme, üç-nokta eğme ve tabakalar arası kırılma testleri uygulanmıştır. Üretilen numuneler, %10 derişimdeki sodyum hidroksit (NaOH) ortamında dört hafta süreyle bekletilmiş ve ortamın etkisi, korozif ortama girmeyen numunelerle kıyaslanmıştır. Üretilen numunelerin, katkısız muadillerine göre ağırlık artışlarının %4,7 seviyesinden %0,7 seviyelerine kadar indiği tespit edilmiştir. Korozif ortamda bekletilen numunelerin kırılma dayanım ve tokluk değerinin ilk iki haftada ciddi seviyede etkilendiği (%54), fakat, iki haftadan sonra, bu kaybın orantılı bir şekilde daha da aşağı seviyelere inmediği ve kontrollü hâlde kaldığı görülmüştür. R=0,1 oranında ve 3 Hz frekansta gerçekleştirilen yorulma testlerinde, korozyona uğratılan numunelerin statik dayanım kaybından dolayı, gerilme-yük çevrim sayısı (S-N) grafiği eğrisinin yaklaşık olarak %76,7 daha düşük eğime sahip olduğu tespit edilmiştir. Üretilen ara numunelerde, en yüksek mekanik değerlerin silanla işlem görmüş ve katyonik yüzey aktif maddesi ile homojen dağılımı sağlanmış karbon nanotüp içeren numunelerden alındığı görülmüştür. Çok cidarlı karbon nanotüpün asit ile saflaştırılması ve sonrasında amin ile yüzey bağlarının oluşturulması işleminin olumlu sonuç vermediği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the corrosion fatigue behavior of the [0/90] E-Glass/epoxy composite laminate was investigated. In the laminate production, the interface of the fiber-matrix was functionalized with γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. The sulfuric acid/nitric acid solution in the ratio of 1: 1 was used for purification of multi-walled carbon nanotubes and hexamethylene diamine for functionalization with the amine. Cetylpyridinium chloride was used as a cationic surfactant to distribute carbon nanotubes homogeneously. In the symmetry layer of produced laminate, there was a nanofiber mat manufactured from polyacrylonitrile by the electro-spinning method. The semi-finished samples were also produced separately to examine the effects of nanofibre, silane application, and carbon nanotube functionalization on fracture strength and toughness. Tensile, three-point bending, and inter-laminar fracture tests were carried out to measure Mode- I fracture strength and the toughness of the samples. The produced samples were kept in a 10% concentration of sodium hydroxide (NaOH) for four weeks and the effect of the medium was compared with the samples that were not left in the corrosive environment. It was determined that the absorption amount decreased from 4.7% to 0.7% concerning the native specimen. It was found that the fracture strength and toughness values of the samples left in the corrosive environment showed a dramatic decrease of 54% in the first two weeks, but the loss of mechanical properties remained stable from the second week. In the fatigue tests at a frequency of 3 Hz and R = 0.1, it was found that the samples exposed to corrosion had less slope (76.7%) in the applied maximum stress versus the number of cycles to failure (S-N) plots due to the loss of tensile strength. The highest mechanical properties were achieved for samples containing carbon nanotubes treated with silane and homogeneous distribution with a cationic surfactant. It has been determined that the combination of acid purification and amine functionalization does not give positive results in terms of fracture toughness.
Benzer Tezler
- Yüzey çatlaklı ve çatlaksız ±55° filaman sarım cnt takviyeli ctp kompozit boruların mekanik özelliklerinin ve iç basınç etkisi altındaki yorulma davranışının araştırılması
Investigation of mechanical properties and fatigue behavior under internal pressure effect of the ±55° fi̇lament wi̇ndi̇ng cnt reinforced ctp composite pi̇pe wi̇th and wi̇thout surface crack
MUSTAFA TAŞYÜREK
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU
- Nano parçacık takviyeli tabakalı kompozit malzemelerin mod II kırılma mekaniği
Mod II fracture mechanics of nanoparticle reinforced laminated composite materials
COŞKUN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH DARICIK
- Nano partikül katkılı e-cam lifi/epoksi kompozit malzemelerin yorulma davranışları
Fatigue behavior of nano particle modified e-glass/epoxy laminated composite materials
FATİH DARICIK
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜLEYHA ASLAN
- Silika-fenolik kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of silica-phenolic composites prepared with compression molding method
ÖNDER GÜNEY
Doktora
Türkçe
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Nanokompozit yapılı elektriksel iletken ve elektromanyetik kalkan özellikli teknik tekstillerin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of electrically conductive and electromagnetic shielding featured nano-structured technical textiles
MEHMET SABRİ ERSOY
Doktora
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL ÖNDER KARAOĞLU