Grafen katkılı cam/epoksi nanokompozit plakaların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of glass/epoxy nanocomposites laminates enhanced with graphene
Yazar: FARNOUD KHAKZAD
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ELMAS SALAMCİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Nano parçacıklar içeren hibrit kompozitler yeni nesil malzemeler üretiminde önemli bir role sahiptir. Düşük ağırlık ve yüksek mukavemete sahip olan hibrit nano kompozitlerin yeni yöntemler ile üretilmeleri araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Bu tez kapsamında vakum infüzyon yöntemiyle üretilen cam/ epoksi kompozite farklı oranlarda grafen nano parçacığı ilave edilmiştir. Grafen katkılı cam fiber takviyeli epoksi nanokompozitin mekanik özellikleri çekme deneyi, üç nokta eğme deneyi ve serbest ağırlık düşürme darbe testleri yapılarak incelenmiştir. Deney numuneleri vakum infüzyon yöntemi ile hazırlanan plakaların CNC cihazında standart ölçülerde kesilmesi ile hazırlanmıştır. %0,15; %0,25; %0,35; %0,45 ve %0,75 oranlarında grafen ilavesiyle hazırlanan numunelerin çekme, üç nokta eğme ve serbest ağırlık düşürme darbe deneylerinden  elde edilen sonuçlar katkısız numuneyle karşılaştırılmış ve en yüksek çekme mukavemeti ve eğme mukavemeti ve ivme değerleri belirlenmiştir. Çekme testinde eksenel çekme yüküne maruz kalan numunelerde çekme mukavemetinin değeri grafen oranının artmasıyla artmaktadır. En yüksek değer grafen oranı %0,45 olduğunda tespit edilmiştir. Bu oranda çekme mukavemeti katkısız numuneye kıyasla %31,29 artmaktadır. Ancak grafen oranının daha fazla artırılması malzemeyi olumsuz etkilemekte ve çekme mukavemetinin düşüşüne neden olmaktadır. Üç nokta eğme testinde grafen oranının artmasıyla eğme mukavemeti artmaktadır. En yüksek eğme mukavemeti grafen oranı %0,25 olduğunda görülmektedir. Bu oranda eğme mukavemeti katkısız numuneye göre %34,74 artmıştır. Nano parçacığın daha fazla ilave edilmesi eğme mukavemetinin düşmesine sebep olmuştur. Serbest ağırlık düşürme darbe deneyinde en yüksek ivme değeri grafenin ağırlık oranı %0,25 olduğunda tespit edilmiştir. Bu oranda ivme değeri grafensiz numuneyle kıyasla %44 artmıştır. Grafen oranının artmasıyla ivme değerinde düşme görülmektedir.

Abstract:
Hybrid composites which contain nanoparticles play important role in the production of new generation materials. The production of low weight and high resistance hybrid nanocomposites with new methods attract attention of researchers.  In this thesis, graphene nanoparticle at different ratios added to glass / epoxy multilayer composite which produced by the vacuum infusion method. Graphene's capability examined with tensile, three-point bending and drop weight impact experiments in order to improve mechanical properties of glass fiber reinforced epoxy. Experimental samples prepared from cutting plate in the standard scale with CNC device. This plate produced by the vacuum infusion method.  The result of tension, tree point bending and drop weight impact test in 0.15%, 0.25%, 0.35%, 0.45% and 0.75% graphene ratios of the prepared samples compared with pristine sample and the highest tensile strength, highest bending strength and highest acceleration were determined as optimum result. The value of tensile strength in samples which subjected to axial tensile load in a tensile test increases with increasing graphene ratio. When the ratio of the graphene was 45% the optimum value was determined. The tensile strength in this ratio increased to 31.29% in comparison to pristine sample. While, further increase in the ratio of graphene causes negative effects on the material and reduces the tensile strength.  Increasing the graphene ratio in three point bending test increases bending strength. The highest bending strength is seen when the grafen ratio is 0.25%. In this ratio the bending strength increased to 34.74% in comparison to pristine sample. Adding more nano particle caused a drop in the bending strength. In the drop weight impact test, the highest acceleration value was determined when the weight ratio of the graphene was 0.25%. In the same ratio, the acceleration value of the pristine sample increased to 44%. with the increase of the graphene ratio, the acceleration value decreased.