KNT-Cam Fiber Takviyeli Kompozitlerin Kırılma Tokluğunun Birleşik Bir Güçlendirme Stratejisi ile İyileştirilmesi

Abstract

Duzlem-disi yukleme durumlarinda karsilasilan dusuk katmanlararasi mekanik ozellikler, cam fiber takviyeli kompozitlerin (GFRP) sahip oldugu en buyuk kusurlardan biris olarak bilinmektedir. Fiber uzerinde hiyerarsik yapidaki nano boyutta guclendiriciler (ornegin: karbon nanotupler (KNT’ler)), sahip olduklari siradisi mekanik ozellikler ve dusuk yogunluklari sayesinde kompozitlerin katmanlararasi ozelliklerini gelistirmek icin kullanilmaktadir. Bahsedilen bu iyilestirmeler, yapida herhangi bir ciddi agirlik artisina sebep olmadan gerceklestirilebilmektedir. Ozellikle, yapisal iyilestirmelerin agirlik artisindan bagimsiz olarak yapilmasi havacilik ve uzay yapilari uygulamalarinin bir isteri olup, KNT’lere bu alanda genis bir arastirma alani olusturmaktadir. Yapilan bu calismada, KNT-takviyeli GFRP’lerin mekanik ozellikleri incelenmistir. KNT’lerin epoksi matris icerisinde dagitilmasi ve cam fiber uzerinde direkt olarak buyutulmesi olmak uzere iki farkli guclendirme stratejisi ele alinmistir. Bunlardan ilki cam fiber uzerinde karisik mimaride KNT buyutulmesi (F-GFs) olarak bilinirken, digeri ise nano-tup takviyeli kompozitler (NRC) olarak literaturde yer edinmistir. Bu iki farkli guclendirme stratejisinin kullanilmasiyla elde edilen kompozitler ise bu calismada karisik nano-takviyeli kompozitler (F-NRC) olarak ele alinmistir. Bu calismanin odak noktasi olarak F-GF ve F-NRC’ler secilmistir ve guclendirme stratejilerinin potansiyeli laboratuvar olcutlerinde deneysel olarak incelenmistir. Uretilen kompozitlerin fiberleri uzerindeki hiyerarsik KNT yapilanmasi taramali elektron mikroskopisi (SEM) ile gozlenmistir. Ayrica, Raman spektroskopisi ve termogravimetrik analiz (TGA) ile KNT’lerin kalitesi ve isil kararliligi arastirilmistir. Kompozitlerin mekanik ozellikleri ise Mod-I kirilma toklugu testi ve tek yonlu kompozit cekme testi ile karakterize edilmistir. Her ne kadar F-NRC’lerin kirilma toklugunda %150’lik iyilestirmeler gozlenmis olsa da cekme dayaniminda, cam fiberlerin KNT uretimi sirasinda maruz kalinan isil islemin sonucu olarak %25’lik azalma elde tespit edilmistir. Mekanik testler sonucunda elde edilen bulgular, yukarida belirtilen karakterizasyon calismalarindan cikarilan sonuclar ile desteklenmektedir.