TiP- IV hidrojen depolama tankı uygulamalarında CFRP ve HDPE malzemelerinin yapışma performansının incelenmesi
Investigation of adhesion performance of CFRP and HDPE materials in type-IV hydrogen storage tank applications
- Tez No: 970602
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MERT KILINÇEL, ÖĞR. GÖR. GÜLDEN KABAKÇI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit malzemeler, hafif, dayanıklı ve esnek yapılarıyla birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle havacılık, otomotiv ve uzay endüstrilerinde, karbon fiber gibi takviyeli kompozitler, yüksek mukavemet ve düşük ağırlıklarıyla tercih edilmektedir. Kompozit malzemelerin günümüzde en çok ihtiyaç duyulan bir diğer sektörü de yüksek çalışma basınçlı (350-700 bar) hidrojen depolama tanklarının imalatındaki kullanımıdır. Tüm dünyanın üzerine çalıştığı bir alan olan bu tanklarda iç astar yapısı yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve poliamid malzemeler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tür uygulamalarda ise termoplastik ve termoset yapılı bu iki malzemenin birleştiği arayüz dayanımı büyük önem arz etmektedir. Yapılan çalışma, karbon fiber takviyeli kompozit malzemelerin HDPE yapılı malzemelerle birleştirilmesinde kimyasal birleştirme tekniklerinin mekanik dayanım özellikleri üzerine etkisini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında karbon fiber epoksi malzemeler kullanılarak kompozit plakalar üretilmiştir. Daha sonra, tek bindirmeli bağlantılar için ASTM D3163'e uygun olarak çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Test edilmiş numunelerin SEM görüntülemesi yapılarak hasar yorumlamaları yapılmıştır. Yapılan araştırmalarda karbon fiber takviyeli kompozit malzeme (CFRP) ve termoplastiklerin birleştirilmesi ile gerçekleştirilen çalışma sayısının oldukça az olmasıyla birlikte çalışmalar farklı birleştirme geometrileri üzerine odaklanmaktadır. Yapılan çalışmada, CFRP-HDPE malzemelerin özellikle epoksi bazlı yapıştırıcılar kullanılarak (DP 190, DP 460 ve epoksi) gerçekleştirilen tek bindirmeli bağlantılarının mekanik dayanımını artırmak için önemli bir adım teşkil etmektedir. DP 190-120 numune en yüksek performansı göstererek, diğer yapıştırıcılara göre %108 daha yüksek kesme gerilmesi (25 MPa) sağlamıştır. Epoksi ile yapılan birleşmelerde maksimum kesme gerilmesi (12 MPa) E-240 numunede gözlenmiştir. Bu değer, DP 190-240'ın performansının %48'ine karşılık gelmektedir. DP 460 ile yapılan birleştirmelerde DP 460-180 en iyi performansı göstermiş, ancak sadece 2.1 MPa kesme dayanımı sağlayarak DP 190-180'in performansının sadece %8.4'üne ulaşabilmiştir. Bu çalışma, özellikle termoset-termoplastik yapıştırmalarında doğru yapıştırıcı seçimi ve yüzey hazırlığının kritik önemini nicel verilerle ortaya koymaktadır. Bununla birlikte metalik ya da Tip-III hidrojen depolama tank yapıları üzerinde yoğunlaşan araştırmaların aksine yenilikçi bir yaklaşım olan Tip-IV tank yapısına odaklanarak, termoset ve HDPE malzemelerinin birleştirilmesinde arayüz dayanımını arttırarak, Tip-IV tankların güvenliğini ve performansını yükseltmek adına önemli bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Composite materials are widely used across many industries due to their lightweight, durable, and flexible nature. In particular, fiber-reinforced composites such as carbon fiber are preferred in aerospace, automotive, and space industries because of their high strength-to-weight ratio. One of the most critical emerging applications of composite materials is in the manufacturing of high-pressure hydrogen storage tanks (350–700 bar). These tanks, which are the focus of extensive global research, typically utilize high-density polyethylene (HDPE) and polyamide as liner materials. In such applications, the interfacial strength between thermoplastic and thermoset components becomes critically important. This study aims to investigate the effect of chemical bonding techniques on the mechanical strength of joints between carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites and HDPE materials. Within the scope of the study, composite plates were manufactured using carbon fiber/epoxy materials. Subsequently, tensile shear tests were conducted on single-lap joints in accordance with ASTM D3163. Failure analyses were performed by examining the tested specimens using scanning electron microscopy (SEM). Literature shows that there are relatively few studies on CFRP-thermoplastic bonding, and existing research predominantly focuses on different joint geometries. This study represents a significant step in enhancing the mechanical performance of single-lap joints formed by bonding CFRP and HDPE using epoxy-based adhesives (DP 190, DP 460, and generic epoxy). Among the tested samples, DP 190-120 demonstrated the highest performance, providing a 108% higher shear strength (25 MPa) compared to other adhesives. In epoxy-bonded joints, the maximum shear strength (12 MPa) was observed in specimen E-240, which corresponds to 48% of the strength of DP 190-240. In the joints using DP 460, DP 460-180 showed the best performance, but with a shear strength of only 2.1 MPa, it reached just 8.4% of the performance of DP 190-180. This study quantitatively demonstrates the critical importance of appropriate adhesive selection and surface preparation in thermoset-thermoplastic bonding. Furthermore, unlike conventional research focusing on metallic or Type III hydrogen tank structures, this innovative study focuses on Type IV tanks and aims to improve interfacial strength in bonding thermoset and HDPE materials, thereby enhancing the safety and performance of Type IV hydrogen storage systems.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER
- Alopesia areatalı olgularda tedavi öncesi ve tedavi sonrası immünolojik özellikler
Başlık çevirisi yok
AYLA GÜLEKON