Nano malzeme katkılı çok fonksiyonlu kompozit yapıların geliştirilmesi
Development of nanomaterial reinforced multi functional composite structures
Yazar: KENAN BAYRAK
Danışman: DOÇ. DR. SELİM GÜRGEN ; DR. ESRA ÖZDEMİR ER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Bu çalışma kapsamında özellikle havacılık ve uzay endüstrilerinde önemi gittikçe artan çok fonksiyonlu kompozit yapıların geliştirilmesine yönelik, nano malzeme katkılı akıllı bir malzeme olan kayma altında katılaşan sıvılar kullanılarak, dış katmanları alüminyum, çekirdek malzemesi ise köpükten oluşan sandviç kompozit yapıların çarpma enerjisi sönümlemesinin arttırılması ve kendi halinde yalıtkan olan çekirdek malzemesine elektriksel iletim özelliği kazandırılması üzerine çalışılmıştır. 

Dış yüzeyler 1.6 mm kalınlığında 7075 serisi alüminyum, çekirdek malzeme ise 18 mm kalınlığında XPS (Ekstrüde polistiren köpük) kullanılarak 50x50x21.4 mm boyutlarında sandviç yapılar oluşturulmuştur. Çekirdek malzeme üzerine 2, 4 ve 6 mm çaplarında dikey delikler ve 2, 4 ve 6 mm genişliklerinde yatay kanallar olmak üzere 6 farklı kanal tasarımı yapılmış ve bu kanallar 200 g/mol polietilen glikol (PEG) ortamında dağıtılmış ağırlıkça %40 silika tozu ile hazırlanan kayma altında katılaşan sıvı (KAKS) ile doldurulmuştur. Elektriksel iletimin sağlanması amacı ile hazırlanan KAKS çözeltisine çok katmanlı karbon nanotüpler (KNT) eklenerek, reolojik ve elektriksel parametreler gözetilerek optimum KAKS + KNT içeriği belirlenmiştir. Hazırlanan sandviç yapılar 5, 10 ve 15 J enerji seviyelerinde düşük hızlı çarpma testine tabi tutulmuştur. Çarpma testi sonucunda numune tabanında oluşan reaksiyon kuvvetleri incelenmiştir. Ardından elektriksel iletim ve darbe sönümleme performansı açısından optimum özellikteki sandviç yapı tasarımı değerlendirilmiştir.

Abstract:
Within the scope of this study, enhance the impact energy absorption of aluminum-foam(core) sandwich composite structures and make electrically condutive to the core material, which is an insulator by itself, by using shear thickening fluid (STF), which is an smart material with nano-material additives, aimed at the development of multifunctional composite structures, which are becoming increasingly important especially in the aerospace industries.

	Total dimensions of sandwich structures of 50 x 50 x 21.4 mm were formed by using 7075 series aluminum with a thickness of 1.6 mm on the outer surfaces and XPS (Extruded polystyrene foam) with a thickness of 18 mm on the core material. 6 different channel designs were made on the core material, including vertical holes of 2, 4 and 6 mm diameters and horizontal channels of 2, 4 and 6 mm widths. These channels were filled with STF prepared 40% by weight silica powder dispersed in 200 g/mol polyethylene glycol (PEG) medium. Multi walled carbon nanotubes (CNT) were added to the STF solution prepared for the purpose of providing electrical conduction. Optimum STF + CNT content was determined by considering the rheological and electrical parameters. Sandwich structures were subjected to low velocity impact test at 5, 10 and 15 J energy levels. As a result of the impact test, the reaction forces formed at the base of the sample were examined. Then, the sandwich structure design, which gives the optimum result in terms of  electrical conductivity and the impact energy absorption performance, is evaluated.