Nanopartikül takviyeli karbon epoksi borularda hidrotermal yaşlandırmanın ısıl iletkenliğe etkisi
The effect of hydrotermal aging on thermal conductivity in nanoparticle reinforced carbon epoxy pipes
Yazar: ALPER GÜNÖZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BENGİ ŞANLI ; DOÇ. DR. MEMDUH KARA
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Borular = Pipes ; Elyaf = Fibre ; Epoksi reçine = Epoxy resin ; Filaman sargı = Filament winding ; Hidrotermal = Hydrothermal ; Isı iletimi = Heat conduction ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Yaşlandırma = Ageing

Özet:
Bu çalışmada, filaman sarım yöntemi ile üretilen karbon elyaf epoksi borulara bor nitrür (BN) nanopartikül takviye edilerek ve borular farklı sürelerde hidrotermal yaşlandırmaya maruz bırakılarak bu boruların ısıl iletkenliğindeki değişim incelenmiştir. Hidrotermal yaşlandırma işlemi 80C sıcaklığında saf su içerisinde yaşlandırma süresi bir, iki, üç ve dört hafta olarak gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal yaşlandırma işlemine maruz bırakılmış numunelerin ısı iletim katsayıları deneysel olarak ölçülmüştür. Böylelikle nanopartikül takviyesinin, yaşlandırma işleminin ve yaşlandırma süresinin boruların ısıl iletkenlikleri üzerinde yarattığı etki tespit edilmiştir.                                                                                                                
Deneysel çalışmalar neticesinde; nanopartikül takviyesinin, hidrotermal yaşlandırma işleminin ve yaşlandırma süresinin numunelerin ısıl iletkenlik katsayılarına önemli miktarda etkide bulunduğu tespit edilmiştir.  Yaşlandırılmamış numunelerde BN nanopartikül takviyesinin, boruların ısı iletim katsayılarını arttırdığı gözlenmiştir. Yaşlandırılmış takviyesiz karbon elyaf epoksi boruların ısı iletim katsayılarının, yaşlandırılmamış karbon elyaf epoksi boruların ısı iletim katsayılarına göre yaşlandırma süresine bağlı olarak ilk iki haftada arttığı, üçüncü haftadan sonra değişimin çok az olduğu deneysel çalışmalardan elde edilmiştir. Ancak yaşlandırılmış BN nanopartikül takviyeli karbon elyaf epoksi boruların ısı iletim katsayılarının, yaşlandırılma süresine bağlı olarak değişimi takviyesiz numuneden farklı bir durum ortaya koymuştur.  Yaşlandırılmış BN nanopartikül takviyeli karbon elyaf epoksi boruların ısı iletim katsayıları, yaşlandırılmamış takviyeli numuneye göre birinci hafta azalmış, ikinci hafta artmış, üçüncü haftadan sonra yaşlandırılmamış takviyeli numune ile benzer değişim göstermiştir.

Abstract:
In this study, boron nitride (BN) nanoparticle was added to the carbon fiber epoxy pipes produced by filament winding method and non-reinforced and BN nanoparticle reinforced carbon fiber epoxy pipes were exposed hydrothermal aging process in different times. The hydrothermal aging process was realized in the pure water at temperature of 80 °C. The hydrothermal aging time was determined to be one, two, three and four weeks. The thermal conductivity coefficent of the samples subjected to hydrothermal aging was measured experimentally. Thus, the effect of the aging process and the aging time on the thermal conductivity of pipes was determined.     
As a result of experimental studies; it was determined that the nanoparticle supplementation, hydrothermal aging process, and the aging time influenced the thermal conductivity coefficient of the samples. BN nanoparticle supplementation in non-aged samples was observed to increase the thermal conductivity coefficient of the pipes. It was obtained from experimental studies that the thermal conductivity coefficient of aged non-reinforced carbon fiber epoxy pipes depending on the aging time increased in the first two weeks and from third week onward, the thermal conductivity coefficient of aged non-reinforced carbon fiber epoxy pipes was almost unchanged compared the thermal conductivity of non-aged non-reinforced carbon fiber epoxy pipes. However, the change in the thermal conductivity coefficient of aged BN nanoparticle reinforced carbon fiber epoxy pipes depending on the aging time revealed a different situation than the non-reinforced samples. The thermal conductivity coefficient of aged BN nanoparticle carbon fiber epoxy pipes decreased in the first week, increased in the second week, and showed similar variation with the non-aged sample after the third week compared to the non-aged samples.