Vakum infüzyon yöntemi ile Karbon/H-BNNS modifiyeli epoksi kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Carbon/H-BNNS modified epoxy composite materials by vacuum infusion method
Yazar: ÇAĞLAR SUBAŞI
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH TUĞRUL SEYHAN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Bor nitrür = Boron nitride ; Dikiş = Sewing ; Elyaf = Fibre ; Termal özellikler = Thermal properties ; Vakum infüzyon yöntemi = Vacuum infusion method

Özet:
Günümüzde havacılık sektöründe karbon fiber takviyeli polimer kompozit (CFRP) malzemelerin kullanımı oldukça yaygındır. Bu tür kompozit malzemelerde pratik mühendislik uygulamalarında teoride hesaplanan mekanik ve termal özellikleri istenilen verimde elde etmek oldukça zordur. Bunlardan birisi kalınlık boyunca termal iletkenliktir. Termoset reçine kullanılması ve katlar arasında termal iletkenliğin iyi olmaması kompozit malzemelerin sıcaklık çalışma aralığını kısmen düşürmektedir. Bu çalışmada, CFRP malzemelerin kalınlık boyunca termal iletkenliğini arttırmak hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda twill karbon kumaşlar, hegzagonal bor nitrür (h-BN) katkılı termoplastik poliamid iplik ile dikilmiştir. H-BN (002) yönünde yüksek termal iletkenlik sağlamaktadır. Bu bilgi ışığında H-BN'nin tabakaları arasındaki Van der Waals bağları bilyalı değirmen ve sonikasyon kullanılarak kırılmış ve hegzagonal bor nitrür nano tabaka (h-BNNS) haline getirilmiştir. İplik çekilmesine uygun olması için ağırlıkça %0,5 hBNNS eklenmiştir. Dikilen parçalar, bir vakum infüzyon yöntemi olan SCRIMP yöntemiyle, oda sıcaklığı epoksi reçinesi kullanılarak üretilmiştir. H-BNNS tozlarının analizi X- Işını Kristalografisi, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi, Taramalı Elektron Mikroskobu, kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kompozit parçaların mekanik, termomekanik ve termal özellikleri karakterizasyonu ise; Üç Nokta Eğme, Dinamik Mekanik Analiz, Termogravimetrik Analiz, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre, Lazer Flaş Analiz, Modifiye Edilmiş Geçici Düzlem Kaynağı, Optik Mikroskop ve Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar elde edilen veriler doğrultusunda detaylı olarak tartışılmıştır.

Abstract:
The use of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) materials in the aviation industry has been widespread today. In such composite materials, it is very difficult to obtain the mechanical and thermal properties calculated in theory in practical engineering applications with the desired efficiency. One of them is thermal conductivity throughout the thickness. The use of thermosetting resins and the lack of good thermal conductivity between layers seem to be two inherent barriers to a reduction in the temperature operating range of composite materials. This study aims to increase the through-thethickness thermal conductivity of CFRP composite materials at no expense of their ultimate mechanical properties. For this purpose, twill carbon fabric preforms were consolidated with hexagonal boron nitride (h-BN) added thermoplastic polyamide. In the atomic direction (002) of h-BNs, there occurs a high thermal conductivity that can be imparted to the surrounding matrix into which they are embedded. In the light of this information, Van der Waals bonds between the layers of h-BNs were aimed to be broken, thus turning then into H-BN nanolayer(h-BNNS). 0.5% by weight h-BNNS was added to make it suitable for spinning. The composite parts were produced by the SCRIMP, a derivative of a vacuum infusion, utilizing a room temperature epoxy resin as a matrix material. Analysis of h-BNNS powders was performed using X-ray diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy. The mechanical, thermomechanical, and thermal properties characterization of the obtained composite parts; Three-Point Bending, Dynamic Mechanical Analysis, Thermogravimetric Analysis, Differential Scanning Calorimetry, Laser Flash Analysis, Modified Transient Plane Source, Optical Microscope and Scanning Electron Microscopy.