Nano partikül katkılı e-cam lifi/epoksi kompozit malzemelerin yorulma davranışları
Fatigue behavior of nano particle modified e-glass/epoxy laminated composite materials
Yazar: FATİH DARICIK
Danışman: PROF. DR. ZÜLEYHA ASLAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tabakalar arası kırılma dayanımı tabakalı kompozit malzemelerin geliştirilmesi gereken önemli bir özelliğidir. Yorulma yükü altında tabakalar arası kırılmayı başlatmak ve ilerletmek için gerekli enerji miktarı statik yük altında gereken enerji miktarına göre oldukça düşüktür. Bununla birlikte matris malzemeyi nano boyutlu partiküller ile takviye ederek, hem statik yük altında hem de yorulma yükü altında tabakalar arası kırılma dayanımını artırmak mümkündür. Bu tez çalışmasında E-cam lifi/epoksi tabakalı kompozit malzemenin matrisi nano kil ve karboksil (COOH) ile fonksiyonlaştırılmış çoğul duvarlı karbon nano tüp partiküller ile takviye edilerek kompozit malzemenin tabakalar arası mod I kırılma dayanımı artırılmaya çalışılmıştır. Statik yük ve yorulma yükü altında yapılan deneysel çalışmalar sonucunda nano kil partiküllerin mod I tabakalar arası kırılma dayanımına olumlu etkisi olmadığı görülmüştür. Karbon nano tüp partiküllerin ise mod I tabakalar arası kırılma tokluğunu artırdığı görülmüştür. Karbon nano tüp partiküllerin sıyrılma, soyulma, polimer akması mekanizmalarına neden olduğu ve lif-matris malzeme adezyonunu artırdığı gözlemlenmiştir. Özellikle boyu kısa ve çapı küçük karbon nano tüpler kırılma tokluğu artıran mekanizmalara ek olarak polimer akmasına da neden olmuştur. Polimer akması görülen karbon nano tüp katkılı numunelerde hem statik yük altında hem yorulma yükü altında tabakalar arası kırılma dayanımı belirgin olarak artmıştır.

Abstract:
Interlaminar fracture strength which needs to be enhance, is an important property of the laminated composite materials. The required energy to initiate and to propagate the interlaminar fracture under fatigue loading is much less than the energy required under the static loading. However by reinforcing the matrix materials by nano particles, it is possible to enhance the interlaminar fracture strength of the laminated composites under the static and the fatigue loadings. In this thesis, interlaminar fracture strength of E-glass/epoksi laminated composite is studied to enhance by reinforcing the epoxy matrix with nano clay and carboxyl (COOH) functionalized multi-wall carbon nano tubes. After the experimental studies under static and fatigue loading it is concluded that nano clay particles couldn't improve the interlaminar fracture strength. On the other hand it has seen that the multi-walled carbon nanotubes could improve the interlaminar fracture strength. The fracture surfaces are observed by scanning electron microscope. It has seen that the carbon nano tubes induced to pull out, peeling, polymer yielding/crazing mechanisms and improved the fiber-matrix adhesion. Especially the carbon nanotubes with smaller lengths and diameters caused to polymer yielding/crazing mechanisms and significantly increased the interlaminar fracture strength under both the static loading and the fatigue loading.