Elektrospin yöntemiyle üretilmiş katmanların kompozit modifikasyonlardaki mekanik özelliklere etkisi
The effect of layers produced by electrospinning method on the mechanical properties of composite modifications
Yazar: UZAY GEZER
Danışman: DOÇ. DR. BÜNYAMİN DEMİR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektrospinning = Elektrospinning ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Nanolif = Nanofiber ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Günümüzde metaller gibi geleneksel üretim malzemelerinin yerini yüksek mukavemetlerinin yanında hafif olmalarından dolayı ileri mühendislik malzemeleri olan kompozit malzemeler almaktadır. Bu tez çalışmasında, karbon fiber elyaf takviyeli epoksi kompozitlere yapılan SiO2 nanopartikül ve PAN nanofiber takviyesinin mekanik özelliklerde yarattığı değişimler incelenmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak elektrospin yöntemi ile poliakrilonitril(PAN) nanofiber yüzeyler üretilmiştir. İkinci aşamada, 12 tabakalı karbon fiber/epoksi, PAN nanofiber yüzey takviyeli karbon fiber/epoksi, SiO2 nanopartikül takviyeli karbon fiber/epoksi ve PAN nanofiber yüzey ile birlikte SiO2 nanopartikül takviyeli karbon fiber/epoksi kompozit numuneler vakum destekli el yatırma yöntemi ile üretilmiştir. PAN nanofiber yüzey takviyesi, karbon fiber elyafların ara yüzeyleri olacak şekilde 11 tabaka olarak, SiO2 nanopartikül takviyesi ise ağırlıkça %3 oranında epoksi içerisine uygulanmıştır. Üretimi gerçekleştirilen nanokompozit numunelerin mekanik özelliklerinde oluşan değişimin incelenmesi amacıyla çekme testi, üç noktadan eğme testi, mod-II tabakalar arası kırılma tokluğu testi ve farklı enerji seviyelerinde düşük hızlı darbe testleri uygulanmıştır.
Elektrospin yöntemiyle üretilen nanofiberler Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) kullanılarak incelenmiştir. Kompozit numunelere uygulanan üç noktadan eğme ve düşük hızlı darbe testleri sonucunda numunelerde oluşan hasar mekanizmaları optik mikroskop yardımıyla incelenmiştir. 
SiO2 nanopartikül takviyeli numunelerin test sonuçları takviyesiz numunelere göre bütün testlerde daha yüksek olarak sonuçlanmıştır. PAN nanofiber takviyesi ile PAN nanofiber ve SiO2 nanopartikül takviyesinin birlikte uygulandığı nanokompozit numunelerin çekme ve eğilme dayanımları takviyesiz numuneye göre daha düşük seviyedeyken, mod-II tabakalar arası kırılma tokluğu ve düşük hızlı darbe dayanımı takviyesiz numuneye göre artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Elektrospin, PAN nanofiber, SiO2 nanopartikül, Mekanik özellikler, Nanokompozit.

Abstract:
Today, traditional production materials such as metals are being replaced by composite materials, which are advanced engineering materials due to their high strength and lightness. In this thesis study, the changes caused by SiO2 nanoparticle and PAN nanofiber reinforcement on the mechanical properties of carbon fiber reinforced epoxy composites were examined. Within the scope of the study, firstly, polyacrylonitrile(PAN) nanofiber surfaces were produced by the electrospinning method. In the second stage, 12-layer carbon fiber/epoxy, PAN nanofiber surface reinforced carbon fiber/epoxy, SiO2 nanoparticle reinforced carbon fiber/epoxy and PAN nanofiber surface along with SiO2 nanoparticle reinforced carbon fiber/epoxy composite samples were produced by vacuum-assisted hand lay-up method. PAN nanofiber surface reinforcement was applied in 11 layers as the interfaces of carbon fiber layers, and SiO2 nanoparticle reinforcement was applied in epoxy at a rate of 3% by weight. In order to examine the changes in the mechanical properties of the produced nanocomposite samples, tensile test, three-point bending test, mode-II interlaminar fracture toughness test and low-speed impact tests at different energy levels were applied.
	Nanofibers produced by the electrospinning method were examined by using Scanning Electron Microscope (SEM). The damage mechanisms that occurred in the samples because of the three-point bending and low-speed impact tests applied to the composite samples were examined by using an optical microscope.
	The test results of SiO2 nanoparticle reinforced samples were higher in all tests compared to unreinforced samples. While the tensile and bending strengths of the nanocomposite samples in which PAN nanofiber reinforcement and PAN nanofiber and SiO2 nanoparticle reinforcement were applied together were lower than the unreinforced sample, mode-II interlayer fracture toughness and low-speed impact strength increased compared to the unreinforced sample.

Keywords: Electrospin, PAN nanofiber, SiO2 nanoparticle, Mechanical Properties, Nanocomposite.