Jüt fiber takviyeli grafen destekli kompozit malzeme üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of jute fiber reinforced graphen supported composite material and investigation of the mechanical properties
Yazar: SEFA SÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. AHMET SİNAN ÖKTEM
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Doğal fiber takviyeli polimer kompozitler (NFRC) yenilenebilir, ucuz, kısmen ve tamamen geri dönüştürülebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir olduğundan, endüstriyel uygulamaları ve temel araştırmaları hızla artmaktadır. Bugün imalat sektörü, özellikle otomotiv endüstrisi, rekabetçi maliyetler, yüksek yakıt verimliliği, artan performans ve çevresel gereklilikler tarafından yönlendirilmektedir. Ülkemizde dış kaynak olarak aldığımız petrol esaslı kompozitler yerine doğal kompozitlerin kullanılması ve araştırılması ülke ekonomisini olumlu etkileyecektir. Ancak bu doğal fiberlerin tüm bu avantajları yanında mekanik, ısıl ve yüzey ayrışması gibi geliştirilmesi gereken özelliklerinden dolayı literatürde çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmalar arasında doğal fiberlerin (NF) özelliklerini iyileştirmeye yönelik en önemli çalışmalardan biri, fiberleri nanokatkı maddeleri ile bağlayan bir reçine geliştirilmesidir. Mükemmel mekanik, ısıl ve elektriksel özelliklere sahip olan ve literatür incelemelerinde de bahsedilen grafen (G) ve türevlerini içeren araştırmalar, malzeme özelliklerinin iyileştirilmesinde ön planda görünmektedir. Bu çalışmada literatürdeki yeri ve kullanımı giderek artan mekanik özellikleri arttırılmış azot katkılı indirgenmiş grafen oksit (NrGO) destekli reçine ve jüt fiber takviyeli kompozit malzeme geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Laboratuvarda üretilen grafen oksit (GO), değiştirilmiş bir Hummers yöntemiyle elde edilmiştir. %0,8 oranda azot katkılı grafen oksit (NrGO), epoksi reçine içerisinde fonksiyonelleştirilmiştir. Vakum infüzyon yöntemi kullanılarak 372 g/m2 jüt fiber kumaş ile %0,8 oranında NrGO katkılı epoksi reçine kullanılarak tabakalı kompozit levhalar üretilmiştir. Üretilen kompozit levhaların mekanik özelliklerinin ve hasar mekanizmalarının anlaşılması için ASTM D3039'a göre çekme testi, ASTM D7264'e göre üç nokta eğilme testi yapılmış ve çekme testi sonucunda kırılan yüzeylerinin mikro yapıları ve hata türleri hakkında bilgi sahibi olmak için SEM görüntüleri incelenmiştir.

Abstract:
Since natural fiber reinforced polymer composites (NFRC) are renewable, inexpensive, partially and fully recyclable and biodegradable, their industrial applications and basic research are growing rapidly. Today, the manufacturing sector, especially the automotive industry, is driven by competitive costs, high fuel efficiency, increased performance and environmental requirements. In our country, the use and research of natural composites instead of the petroleum-based composites we outsource will positively affect the country's economy. However, in addition to all these advantages of natural fibers (NF), studies continue in the literature due to the properties of natural fibers that need to be improved such as mechanical, thermal and surface decomposition. Among these studies, one of the most important studies to improve the properties of natural fibers is the development of a resin that binds fibers with nanocontaining materials. Research involving graphene (G) and its derivatives, which have excellent mechanical, thermal and electrical properties and are also mentioned in the literature reviews, seem to be at the forefront in improving material properties. In this study, it is aimed to develop a resin and jute fiber reinforced composite material with nitrogen doped reduced graphene (NrGO) supported resin and jute fiber reinforced composite material with increased mechanical properties and to investigate its mechanical properties. Graphene oxide (GO) produced in the laboratory using modified Hummers method was obtained. 0.8% nitrogen doped graphene oxide (NrGO) was functionalized in epoxy resin. Using vacuum infusion method, layered composite sheets were produced using 372 g/m2 jute fiber fabric from the market and 0.8% NrGO doped epoxy resin. Tensile tests according to ASTM D3039, three-point bending tests according to ASTM D7264 and SEM images were analyzed to understand the mechanical properties and damage mechanism of the composite sheets.