Nanopartikül katkılı prepreg üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Nanoparticle doped prepreg production and investigation of its mechanical properties
- Tez No: 938580
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Havacılık uygulamaları için yüksek performanslı kompozit malzemelerin çoğu önceden hazırlanmış prepregler veya kürlenmemiş ancak reçine ile emdirilmiş karbon elyaf katmanlar şeklinde kullanılmaktadır. Karbon elyaf takviyeli prepreg malzemelerin mekanik özelliklerini artırmak amacıyla günümüzde birçok yenilikçi çalışma yapılmaktadır. Literatür incelendiğinde yapılan çalışmalarda prepreg malzemelerin matris tabakasının güçlendirilmesi amacıyla nanopartikül katkısının etkilerinin araştırıldığı görülmüştür. Gerçekleştirilen çalışma kapsamında prepreg sarım makinesi kullanılarak epoksi reçine içerisine ağırlıkça %0,5 oranında Grafen (GNP) ve Çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ilave edilen nanopartikül katkılı karbon elyaf takviyeli prepreg ve onun kompozit malzemeleri 2 farklı serim yönünde üretilmiş ve nanopartikül katkısının mekanik özellikler yönünden değişimi, ASTM D3039 standart boyutlarında çekme ve ASTM D790 standartlarında üç nokta eğme testlerinin sonuçlarıyla ortaya konmuştur. Ayrıca üretilen nanopartikül katkılı karbon elyaf takviyeli prepreg kompozit malzemelerin kırılma yüzeylerinden SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) cihazıyla görüntüler alınarak; katkılı reçinenin elyaf içerisinde dağılma veya topaklanma durumları incelenmiştir. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda en yüksek çekme dayanımı %0,5 GNP katkılı UD serim yönlü numunede görülmüş, gerilme değerini katkısız numuneye göre %19,81 oranında artırmıştır. Üç nokta eğme deneyinden elde edilen verilere göre, en yüksek eğilme gerilim değerleri UD serim yönlü numunelerde %0,5 GNP'de ve 0°/90° serim yönlü numunelerde ise %0,5 MWCNT numunelerde olduğu görülmüş ve katkısız numuneye göre eğilme mukavemeti artışı sırasıyla %55,13 ve %15,28 oranında olmuştur. Yakma testi sonrası ağırlık analizinden elde edilen verilere göre grafen takviyesinin daha dengeli elyaf/reçine oranıyla elyafın daha iyi yerleşmesini sağladığı, çok duvarlı karbon nanotüp takviyesinin ise epoksi reçinenin viskozitesini artırarak reçine oranını artırdığı görülmüştür. SEM görüntüleri incelendiğinde GNP ve MWCNT katkılı numunelerin kopma davranışını doğrulayan yüzey morfolojisinin geliştiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Most high-performance composite materials for aerospace applications are used as pre-impregnated prepregs or uncured carbon fiber layers impregnated with resin. Many innovative studies are being conducted today to enhance the mechanical properties of carbon fiber reinforced prepreg materials. A review of the literature shows that the effects of nanoparticle additives on strengthening the matrix layer of prepreg materials have been explored. In the conducted study, nanoparticle-doped carbon fiber-reinforced prepreg with 0,5% by weight of graphene (GNP) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) added into epoxy resin was produced using a prepreg winding machine. These prepregs were produced in two different lay-up directions, and the change in mechanical properties due to the nanoparticle additives was evaluated through the results of tensile testing (ASTM D3039 standard) and three-point bending tests (ASTM D790 standard). Additionally, fracture surfaces of the nanoparticle-enhanced carbon fiber prepreg composites were examined using Scanning Electron Microscopy (SEM) to analyze the distribution or agglomeration of the additives within the fibers. The experimental results showed that the highest tensile strength was observed in the UD lay-up direction sample with 0,5% GNP, which increased the tensile strength by 19,81% compared to the unreinforced sample. According to the three-point bending test results, the highest bending strength values were found in the UD lay-up direction sample with 0,5% GNP and the 0°/90° lay-up direction sample with 0,5% MWCNT, showing a bending strength increase of 55,13% and 15,28% respectively, compared to the unreinforced sample. Based on the weight analysis results obtained after the burn-off test, it has been observed that graphene reinforcement provides a more balanced fiber/resin ratio and improves fiber placement, while multi-walled carbon nanotube (MWCNT) reinforcement increases the viscosity of the epoxy resin, leading to a higher resin content. SEM images revealed the development of fracture surface morphology that confirmed the failure behavior of the samples with GNP and MWCNT additives.
Benzer Tezler
- Nano karbon partikül ile güçlendirilmiş kompozit levha üretimi ve darbe davranışının incelenme
Manufacturing of composite plate strengthened with nano carbon particle and experimental investigation of impact behaviours
NECATİ ÜZÜMCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUMAN BEHLÜL BEKTAŞ
- Nanopartikül katkılı faz değiştiren malzemelerin erime ve katılaşmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of melting and solidification of nanoparticle enhanced phase change materials
ENSAR TÜTÜNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜSLÜM ARICI
- Nanopartikül katkılı bir mineral yağın yağlama özelliklerinin incelenmesi
Examination of lubrication properties of mineral oils with nanoparticle additives
SİMGE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE SARI
- Nanopartikül katkılı elyaf takviyeli tabakalı kompozitlerin mekanik ve dinamik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical and dynamic properties of nanoparticle additive fiber reinforced layer composites
FATİH ŞANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÜNDOĞDU
- Nanopartikül katkılı parafinin ısıl performansının deneysel analizi
Experimental analysis of thermal performance of nanoparticle enhanced paraffin
NERGİZ ÜLKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSAMETTİN BULUT