Doğal fiber takviyeli hibrit kompozit üretimi ve mekanik özelliklerinin İncelenmesi
Production of natural fiber reinforced hybrid composites and investigation of mechanical properties
Yazar: ÖZLEM KELEŞ
Danışman: PROF. DR. YAHYA HIŞMAN ÇELİK
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Eğilme gerilme = Bending stress ; Keten = Flax ; Lifli kompozitler = Fiber composites ; Rami = Ramie ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites ; Çekme gerilme testi = Tensile stress test

Özet:
Biyobozunabilirliği düşük olan sentetik fiberler yerine biyobozunabilirliği yüksek doğal fiberler kullanarak, kullanım sonrası çevresel problemlere neden olmayacak yeni kompozit malzemeler geliştirmek ve yenilenebilir kaynakların kullanımına yönelmek ekonomik ve ekolojik olarak oldukça önem taşımaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasının temel amacı ekonomik ve ekolojik olarak önem taşıyan doğal fiber takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerinin daha iyi anlaşılabilmesi ve kullanımlarının yaygınlaştırılmasını sağlamaktır. Bu doğrultuda jüt, keten ve rami doğal fiberler kullanılarak kompozit malzemeler ve bu fiberlerin farklı varyanslarında hibrit kompozit malzemeler el yatırma yöntemi ile üretilmiştir. Toplam 11 farklı üretim yapılmış olup üretilen malzemelerin yoğunlukları ile çekme ve eğilme dayanımları incelenmiştir. Ayrıca mekanik testler sonucunda meydana gelen kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenerek hasar analizleri yapılmıştır. Üretilen malzemelerin yoğunluk değerlerinin 1,12 g/cm3 ile 1,37 g/cm3 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Rami fiber takviyeli kompozitin ortalama çekme gerilmesi (52,4 MPa) ve eğilme gerilmesinin (148,5 MPA) keten fiber takviyeli kompozit ve jüt fiber takviyeli kompozitten daha yüksek olduğu görülmüştür. Jüt/rami hibrit kompozitlere ait çekme ve eğilme gerilmeleri, rami fiber takviyeli kompozit ile jüt fiber takviyeli kompozitin çekme ve eğilme gerilmeleri arasında elde edilmiştir. Ancak jüt/keten hibrit kompozitlerden K9 (2K+2J+2K) numunesinin çekme ve eğilme gerilmeleri keten fiber takviyeli kompozit ile jüt fiber takviyeli kompozitin çekme ve eğilme gerilmelerinden daha yüksek çıkmıştır. Kırılma yüzeylerine ait SEM görüntüleri incelendiğinde ise fiberler ve polyester matris arasındaki bağlantının iyi olduğu, kopma hasarının büyük oranda fiber kırılması şeklinde meydana geldiği ve sadece bazı küçük bölgelerde matris çatlamalarının olduğu görülmüştür.

Abstract:
It is economically and ecologically very important to develop new composite materials that will not cause environmental problems after use by using natural fibers with high biodegradability instead of synthetic fibers with low biodegradability and to turn to the use renewable resources. The main purpose of this master's thesis is to better understand the mechanical properties of natural fiber reinforced composites, which are economically and ecologically important, and to expand their use. In this direction, composite materials using jute, flax and ramie natural fibers and hybrid composite materials in different variances of these fibers were produced by hand lay-up method. A total of 11 different productions were made and the densities and tensile and flexural strengths of the produced materials were examined. In addition, fracture surfaces formed as a result of mechanical tests were examined by scanning electron microscopy (SEM) and damage analyses were made. It was observed that the density values of the produced materials varied between 1.12 g/cm3 and 1.37 g/cm3. It was observed that the average tensile stress (52.4 MPa) and flexural stress (148.5 MPA) of ramie fiber reinforced composite were higher than flax fiber reinforced composite and jute fiber reinforced composite. Tensile and flexural stresses of jute/ramie hybrid composites were obtained between the tensile and flexural stresses of ramie fiber reinforced composite and jute fiber reinforced composite. However, the tensile and flexural stresses of the K9 (2K+2J+2K) sample, one of the jute/flax hybrid composites, were higher than the tensile and flexural stresses of the flax fiber reinforced composite and the jute fiber reinforced composite. When the SEM images of the fracture surfaces were examined, it was seen that the connection between the fibers and the polyester matrix was good, the rupture damage was mostly in the form of fiber breakage, and there were matrix cracks only in some small areas.