Filaman sarım karbon elyaf/epoksi boruların dinamik davranışına karbon nanotüp ve bor nitrür nano partikül ilavesinin etkisi
The effect of carbon nanotube and boron nitride nanoparticles addition on dynamic behaviour of filament wound carbon fiber/epoxy pipes
Yazar: SALİM EĞEMEN KARABULUT
Danışman: PROF. DR. AHMET AVCI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Bu çalışmada, karbon nanotüpler (CNT) ve bor nitrür (BN) nanopartiküller katkılı epoksi/karbon elyaf takviyeli nanokompozit borular filaman sarım metoduyla üretilmiş ve iç basınç altında patlama basıncı, düşük hızlı darbe yüklerine karşı dayanımı, enerji absorbsiyon kapasitesi incelenmiş ve hasar analizi yapılmıştır. Ayrıca epoksi matris içerisine katılan CNT'lerin ve BN nanopartiküllerin epoksinin özelliklerine etkisi araştırılmıştır. 
Testler için dört farklı grup kompozit boru üretilmiştir. Bunlar saf epoksili, ağırlıkça %0.3 çok cidarlı karbon nanotüp (ÇCKNT) katkılı, ağırlıkça %0.5 bor nitrür nanopartikül  (BNNP) katkılı ve ağırlıkça %0.5 BNNP + %0.3 ÇCKNT katkılı epoksi matrisli kompozit borulardır. Epoksi matrisin hazırlanmasında homojen dağılımın sağlanması için mekanik karıştırma ve ultrasonik problu karıştırma yöntemlerinden yararlanılmıştır.  Filaman sarım işlemi 3 karbon fiber iplik kullanılarak, 72 mm iç çap, [±55o]4 parametrelerinde gerçekleştirilmiştir. Üretim sonrası tüm kompozit borular 2 saat 80o C ve 12 saat 120o C kürleme işlemine tabi tutulmuştur. Statik patlatma ve darbe test numuneleri 30 cm boyunda olacak şekilde daire testere kullanılarak hazırlanmıştır. Statik patlatma ve darbe testleri açık uçlu şekilde test etmeyi sağlayan özel bir aparat yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Düşük hızlı darbe testleri 5 J, 10 J ve 15 J darbe enerjilerinde kompozit boruların 12 Bar iç basınçlı ve iç basınçsız durumlarında yapılmıştır. Darbe sonrası hasar bölgesinin incelenmesi için optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu görüntülerinden yararlanılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde en iyi sonuçlar BNNP ve ÇCKNT'lerin birlikte kullanıldığı nano hibrit kompozit borularda görülmüştür.

Abstract:
In this study, carbon nanotubes(CNT) and boron nitride (BN) nanoparticles doped epoxy/ carbon fiber reinforced nanocomposite pipes were produced using filament winding method and explosion pressure under internal pressure, resistance to low-velocity impact loads, energy absorption capacity were examined and  damage analysis were performed. Also, the effect of CNTs and BN nanoparticles, which added to epoxy matrix, on epoxy properties were investigated.
Four different groups of composite pipes were produced for the tests. These are composite pipes consisted as matrix with neat epoxy, 0.3% wt. multiwalled carbon nanotube (MWCNT) doped epoxy, 0.5% wt. boron nitride nanoparticle (BNNP) doped epoxy and 0.5% BNNP + 0.3% MWCNT wt. doped epoxy. In the preparation of the epoxy matrix, mechanical mixing and ultrasonic probe mixing methods were utilized to achieve a homogeneous distribution. The filament winding operation was carried out with using 3 carbon fibers, 72mm internal diameter and  [±55o]4 parameters. After production, all composite pipes were cured for 2 hours at 80° C and for 12 hours at 120° C. Static Blasting and impact test specimens were prepared using circular saws to be in 30 cm length. Static blasting and impact tests were carried out with the help of a special apparatus which allows testing in open ended conditions. Low-speed impact tests were carried out at 5 J, 10 J and 15 J impact energies with 12 Bar internal pressure and without internal pressure of composite pipes. Optical microscope and scanning electron microscopy images were used for the examination of damage area after impact tests. As a result of the studies done, the best results were seen in the nano hybrid composite pipes used together with BNNP and MWCNT.