Nano-parçacık takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of nano-particle reinforced polymer composites
Yazar: AYŞEGÜL CANSU SADIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FİLİZ KARABUDAK
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Gelişen teknolojiyle birlikte nano ölçekte işlenen malzemeler havacılık, uzay, otomotiv ve savunma gibi sektörlerde aranan hafiflik, dayanım gibi mekanik özelliklerin geliştirilmesiyle yakından ilgilidir. Bu doğrultuda kompozit malzemelere nano boyutta dolgu malzemelerinin ilavesi, dayanım ve mekanik özelliklerinin gelişmesinde etkili olacaktır. Aynı zamanda ticari anlamda daha düşük maliyet avantajı sağlayacaktır.
     Bu çalışmada; el yatırma yöntemiyle cam ve aramid elyaf kumaşlar kullanılarak DTE 1200 epoksi reçine/ DTS 1151 sertleştirici polimerik sistemine silisyum dioksit (SiO2), grafen, gümüş (Ag) ve seryum oksit (CeO2) nano parçacıkları ayrı ayrı ilave edilerek üretilen kompozitlerin çekme ve üç nokta eğme analizleri doğrultusunda nanoparçacık takviyesinin mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır.
     Sonuç olarak; katmanlı cam ve aramid elyaf kompozit malzemelere eklenen nano partikül malzemelerine göre mukavemet değeri belirlenmiştir. Nanopartikül katkısının çekme mukavemetine en yüksek katkısı %16 (298,74 MPa) artış oranı ile Ag takviyeli kompozitlerde meydana gelmiştir. Benzer şekilde, CeO2 takviyeli kompozitlerde de %4.8'lik (269,92) bir artış gözlenmiştir. Eğme mukavemetine ise en yüksek katkısı %67,3 (294,18 MPa) artış oranı ile nano Ag takviyeli kompozitlerde gözlenmiştir. SiO2de ise % 65 (290,12) oranında benzer artışlar meydana gelmiştir.

Abstract:
With the developing technology, materials processed at nanoscale are closely related to the development of mechanical properties such as lightness and strength, which are sought in sectors such as aviation, space, automotive and defense. In this direction, the addition of nano-sized fillers to composite materials will be effective in improving their strength and mechanical properties. At the same time, it will provide a lower cost advantage in the commercial sense.
In this study; Tensile and three-point bending of the composites produced by adding silicon dioxide (SiO2), graphene, silver (Ag) and cerium oxide (CeO2) nanoparticles separately to the DTE 1200 epoxy resin / DTS 1151 hardener polymeric system using glass and aramid fiber fabrics by hand lay-up method. In accordance with the analysis, the effect of nano-particle reinforcement on mechanical properties was investigated.
     In conclusion; The strength value was determined according to the nanoparticle materials added to the layered glass and aramid fiber composite materials. The highest contribution of nanoparticle additive to tensile strength occurred in Ag reinforced composites with an increase rate of 16% (298.74 MPa). Similarly, an increase of 4.8% (269.92) was observed in CeO2 reinforced composites. The highest contribution to flexural strength was observed in nano Ag reinforced composites with an increase rate of 67.3% (294.18 MPa). Similar increases occurred in SiO2 at the rate of 65% (290.12).