Grafen katkılı aramid esaslı kompozit malzemelerin mekanik  ve balistik özelliklerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the mechanical  and ballistic properties of aramid-based composite materials with graphene reinforcement
Yazar: BİLGEHAN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ATİLLA EVCİN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Dayanıklı malzemeler = Durable materials ; Grafen = Graphene ; Hibrit malzemeler = Hybride materials ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Koruyucu malzemeler = Protective materials ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Poliamid malzemeler = Polyamide materials ; Polimer malzemeler = Polymer materials

Özet:
Bu araştırmada, aramid esaslı kompozit plakalara farklı miktarlarda grafen ve epoksi reçine karışımı takviye ederek nanokompozit yapıda numuneler elde edilmiştir. Deneysel çalışmada kullanılan grafen nano tabakalara; FTIR, Raman analizleri yapılarak karakteristik pikler elde edilmiştir. Balistik kompozitler için referans olabilecek bir balistik plakanın üretim prosesi ayrıntılarıyla açıklanmıştır. Grafen nano tabaka takviyeli ve takviyesiz balistik plakalara, balistik test laboratuvarında NIJ-STD-0101.04 standardında atış testleri uygulanmış ve test sonuçlarının kıyaslaması yapılmıştır. Atış testleri sonucunda bir plaka haricinde grafen ve epoksi reçine takviyeli balistik plakalarda başarılı sonuçlar elde edilememiş ve bunun epoksi reçinenin aramid katmanların esneklik ve enerji sönümleme özelliklerine olumsuz tesir etmesinden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Söz konusu balistik nanokompozit numunelerin dijital fotoğrafları çekilerek balistik etki altında  oluşan delinme, fiber kopması, delaminasyon gibi enerji yayılım mekanizmaları incelenmiştir. Çekme testleri sonucunda ağırlıkça % 0,5 ve 1 grafen katkılı numunelerin nihai gerilme kuvvetlerinin artarak  mekanik özelliklerinde iyileşme olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this research, nanocomposite samples were obtained by reinforcing different amounts of graphene and epoxy resin mixture to aramid-based composite plates. Characteristic peaks were obtained by performing FTIR and Raman analyzes on graphene nanoplatelets used in the experimental study. The production process of a ballistic plate, which can be a reference for ballistic composites, is explained in detail. Graphene nanoplatelet reinforced and non-reinforced ballistic plates were exposed shooting test in the ballistic test laboratory in accordance with the NIJ-STD-0101.04 standard and the test results were compared. As a result of the shooting tests, successful results were not obtained in ballistic plates reinforced with graphene and epoxy resin, except for one plate and it was evaluated that this was due to the negative effect of epoxy resin on the flexibility and energy absorption properties of aramid layers. Energy dissipation mechanisms such as perforation, fiber breakage and delamination, which occur under ballistic effect, were investigated in digital photographs of the aforementioned ballistic nanocomposite samples. As a result of the tensile tests, it was observed that the ultimate tensile strength of the 0.5% and 1% by weight graphene added samples increased and their mechanical properties improved.