Cam fiber takviyeli grafen destekli kompozit malzeme üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Manufacturing of glass fiber reinforced graphene supported composite material and investigation of the mechanical properties
Yazar: SELÇUK GEDİK
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:
Cam fiber takviyeli polimer kompozitler, modern endüstride çeşitli gelişmiş ve karmaşık uygulamalar için gerekli olan en önemli mühendislik malzemelerinden birisidir. Bir kompozitin iki bileşeni matris ve takviye fazıdır. Matrisin kendisi yeterli mukavemet sağlamaz, ancak takviye edici faz olan, cam elyafların birbirine bağlanmasına ve yükün takviye fazına aktarılmasına hizmet eder. Nano parçacıklar içeren kompozit malzemeleri içeren çalışmalar literatürde oldukça yer almakta ve araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Literatür incelemelerinde de belirtilen ve üstün mekanik, ısıl ve elektriksel özelliklere sahip olan grafen ve türevlerini içeren çalışmalar; malzeme özelliklerini geliştirmede ön planda olduğu görülmektedir. Bu çalışmada, literatürdeki yeri ve kullanımı giderek artan, grafen destekli reçine ile cam fiber takviyeli kompozit malzeme geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Laboratuvar ortamında azot katkılanarak modifiye edilmiş Hummers metoduyla üretilen indirgenmiş grafen oksit (NrGO) elde edilmiştir. Epoksi reçine içerisinde, % 0,4 ve % 0,8 oranında NrGO nanokatkı malzemesi eklenerek, reçine nanokatkı karışımı fonksiyonelleştirilmiştir. % 0.4 ve % 0.8 NrGO ile fonksiyonelleştirilmiş epoksi reçine, 300 g/m2 twill cam fiber kumaş ile vakum infüzyon üretim metodu kullanılarak kompozit malzemelerin üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen NrGO katkılı reçine ve kompozit levhaların mekanik özelliklerinin incelenmesi için ASTM 3039'a göre çekme testi, ASTM 7264 'e göre üç nokta eğme testi yapılmış ve çekme testi sonucunda kırılan yüzeylerin mikro yapıları ve hata türleri hakkında bilgi sahibi olmak için SEM görüntüleri incelenmiştir.

Abstract:
Glass fiber-reinforced polymer composites are one of the most important engineering materials required for a variety of advanced and complex applications in modern industry. The two components of a composite are the matrix and the reinforcement phase. The matrix itself does not provide sufficient strength, but the reinforcing phase serves to bind the glass fibers together and transfer the load to the reinforcement phase. Studies involving composite materials containing nanoparticles are quite common in the literature and attract the attention of researchers. Studies including graphene and its derivatives, which are also mentioned in the literature reviews and have superior mechanical, thermal, and electrical properties; appear to be at the forefront of improving material properties. This study, it was aimed to develop graphene-reinforced resin and glass fiber-reinforced composite materials and to examine their mechanical properties, which are increasingly used in the literature. Reduced graphene oxide (NrGO) produced by the Hummers method modified by nitrogen doping was obtained in the laboratory. The resin nano additive mixture was functionalized by adding 0.4% and 0.8% NrGO nano additives material in epoxy resin. Composite materials were produced using 0.4% and 0.8% NrGO functionalized epoxy resin, 300 g/m2 twill glass fiber fabric, and vacuum infusion production methods. To examine the mechanical properties of the produced NrGO-added resin and composite sheets, a tensile test according to ASTM 3039 and a three-point bending test according to ASTM 7264 were performed and SEM images were examined to have information about the microstructures and defect types of the fractured surfaces as a result of the tensile test.