Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı tabakalı kompozit malzemelerin burkulma davranışı
Buckling behavior of laminated composite materials with multi-walled carbon nanotube
Yazar: HALİL BURAK MUTU
Danışman: PROF. DR. ZÜLEYHA ASLAN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada nanopartikül katkısının kompozit malzemelerin burkulma davranışı
üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Nanopartikül olarak karboksilik asitle
(COOH) fonksiyonlaştırılmış farklı boyutlarda çok duvarlı karbon nanotüpler
kullanılmıştır. Karbon nanotüp katkılı ve katkısız sekiz tabakalı [0°/90°/0°/90°]s çapraz
kat diziliminde polimer matrisli E-cam lifi takviyeli kompozit malzemelerin üretimi el
yatırma ve vakum torbalama yöntemiyle yapılmıştır. Epoksi reçine içerisine ağırlıkça %
0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ve 0.5 oranlarında ve farklı boyutlarda üç tip karbon nanotüp
eklenmiştir. Üretilen tabakalı kompozit malzemelerin burkulma davranışlarını ve
içyapılarını incelemek için belirlenen boyutlarda test numuneleri su jeti yöntemiyle
kesilerek elde edilmiştir. Burkulma deneyi için numuneler iki ucu ankastre – iki ucu
serbest olacak şekilde üniversal test cihazına bağlanmıştır ve 1 mm/dk hızla burkulma
gerçekleşene kadar basma yükü uygulanmıştır. Deneyler sonucunda belirli oranlarda
karbon nanotüp katkısının kompozit malzemelerin kritik burkulma yükünü artırdığı
tespit edilmiştir. Katkısız numunelere kıyasla kritik burkulma yükünde en büyük artış
10-20 nanometre dış çapa, 5-10 nanometre iç çapa ve 0,5-2 mikronmetre uzunluğa sahip
karbon nanotüp katkısı ile % 26.10 oranında elde edilmiştir. Karbon nanotüp katkılı ve
katkısız kompozit malzemelerin morfolojik incelemeleri taramalı elektron mikroskobu
ile yapılmıştır.

Abstract:
In this study, the effects of nanoparticle additive on the buckling behavior of composite
materials were investigated experimentally. The different sizes of multi-walled carbon
nanotubes that are functionalized with carboxylic acid (COOH) were used as
nanoparticles. The production of E-glass fiber reinforced polymer matrix composite
materials with eight layers [0°/90°/0°/90°]s cross-layer oriented with and without
carbon nanotube was made by hand lay-up and vacuum bagging method. Three types of
carbon nanotubes of different sizes were added to the epoxy resin in the ratios of 0.1,
0.2, 0.3, 0.4 and 0.5% by weight. To analyse buckling behaviour and internal structure
of produced laminated composites, test samples were prepared by cutting with water jet
in previously determined dimensions. The samples were positioned to universal test
machine with two ends clamped-two ends free and the buckling test was performed with
1 mm/min speed. As a result of experiments, it was determined that adding of carbon
nanotubes in certain ratios increased critical buckling load. The greatest increase in the
critical buckling load compared to neat samples was achieved with a carbon nanotube
contribution of 10-20 nanometer outer diameter, 5-10 nanometer inner diameter and
0.5-2 micronmeter length. Morphological investigations of composite materials with
and without carbon nanotubes were done with scanning electron microscope.