Tabakalı prepreg kompozitlerde karbon nanotüp takviyesi ile mekanik özelliklerinin optimizasyonu
Optimization of mechanical properties of layered prepregated composites by carbon nanotube reinforcement
Yazar: MEVLÜT KUMDERE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET KAYRICI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, karbon nanotüp takviyesinin önceden reçine emdirilmiş kullanıma hazır karbon kumaş prepreg kullanılarak üretilen karbon nanotüp takviyeli ve takviyesiz karbon kompozit levhaların mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Üretilen karbon levha malzemelerde prepreg kullanımın amacı fiber-matris hacimsel konsantrasyonunun maksimize edilmesi ile mekanik, termal ve kırılma yüzeylerinin karakterizasyonun belirlenmesidir.Karbon levha üretiminde prepreg malzemenin yanısıra nanotüp katkılı ara yüzey oluşturulması amacı ile prepreg malzemelerin arasına otoklav reçinesinden nanotüp katkılı ince film meydana getirilmiştir. Bu şekilde prepreg levhalar arasında daha iyi bir ara yüzey etkileşimi oluşturulmaya çalışılmıştır. Karbon levha üretim sürecinde vakum torbalama yöntemi ile yüksek sıcaklık ve dış basınç kontrolü sağlayan endüstriyel otoklav kullanılmıştır.Bu yöntemin amacı malzeme üzerine açık hava basıncından daha yüksek dış basınç ve vakum  uygulayarak malzeme içerisinde hava ve uçucu gaz boşluklarının önlenerek daha kaliteli malzeme üretimidir. Otoklavda belirli sıcaklık ve dış basınç ortamında malzeme kürlenerek doğal soğumaya bırakılmıştır. Araştırmada çok duvarlı karbon nanotüp katkı oranı literatüre uygun olarak ağırlıkça % 0,3 belirlenmiştir. %0.3 Karbon Nanotüp katkısının akma mukavemeti,elastisite modülünde artış darbe hasarında azalma meydana getirdiği bilindiğinden bu özelliklerin prepreg malzeme kullanımında ne kadar değiştiği araştırılmıştır. Bu çalışma çerçevesinde gerçekleştirilen üretim sonucunda kompozitlerde karbon nanotüp ile matris modifikasyonu işleminin mekanik performans özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Kompozitlerde karbon nanotüp ile matris modifikasyonu işleminin mekanik performans özellikleri ASTM uluslararası standart prosedürleri kullanılarak çekme ve darbe testleri ile araştırılmıştır.

Abstract:
In this study, the effect of carbon nanotube reinforcement on the mechanical properties of carbon nanotube reinforced and non-reinforced carbon composite plates produced using pre-resin impregnated ready-to-use carbon fabric prepreg was investigated. The purpose of prepreg use in produced carbon plate materials is to determine the characterization of mechanical, thermal and fracture surfaces by maximizing fiber-matrix volumetric concentration.In the production of carbon sheets, nanotube-doped thin film was created from autoclave resin between the prepreg materials in order to create nanotube-doped decadents in addition to prepreg material. In this way, a better interfacial interaction between prepreg decks was attempted. Industrial autoclave, which provides high temperature and external pressure control with vacuum bagging method, was used in the production process of carbon sheet.The purpose of this method is to produce higher quality material by applying higher external pressure and vacuum than open air pressure and preventing air and volatile gas gaps in the material. In autoclave, the material is cured in a specific temperature and external pressure environment and allowed to cool naturally. The contribution rate of multi-wall carbon nanotube was determined 0.3% by weight in accordance with the literature. Since the yield strength of 0.3% carbon nanotube additive is known to result in an increase in the modulus of elasticity resulting in a decrease in impact damage, it has been investigated how much these properties vary in prepreg material use. The effect of Matrix modification with carbon nanotube on mechanical performance properties in composites was investigated as a result of the production carried out within the framework of this study. The Mechanical performance properties of Matrix modification process with carbon nanotube in composites have been investigated using tensile and impact tests in line with ASTM International standard procedures.