Metal-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT Sandviç Panellerin Eğilme Davranışlarının Deneysel Olarak Araştırılması
Experimental Investigation of Flexural Behavior of Metal-Glass fiber/Epoxy/MWCNT
Yazar: Dindar, Berkant
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Carbon nanotube,E-glass,Epoxy,Brass,Copper,Aluminum ; Karbon nanotüp,E-cam,Pirinç,Bakır,Aluminyum

Bu çalışmada E-cam/Epoksi kompozitler çoğul duvarlı karbon nanotüpler (ÇDKNT) ile modifiye edilerek E-cam/Epoksi/ÇDKNT nanokompozitler üretilmiştir. Nanokompozitler pirinç, bakır ve alüminyum ile yapıştırılarak metal/nanokompozit sandviç paneller elde edilmiştir. Çalışmanıın amacı sandviç panellerin bu üç farklı tasarım parametresinde eğilme dayanımı değerlerinin deneysel olarak tespit edilmesidir. Sandviç panellerin çekirdek kısmını oluşturan nanokompozitler 330 g/m2 ağırlığındaki tek eksenli (unidirectional) E-cam kumaşlar ile takviye edilmiştir. Nanokompozitlerin matris kısmını oluşturan reçine ise diglisidil ether bisfenol A türü bir epoksidir. Modifiye malzemesi olarak kullanılan karbon nanotüplerin saflıkları %98, iç çapları 5-10 nanometre dış çapları 10-20 nanometre ve 0,5-2 mikrometre aralığındadır. Karbon nanotüpler fonksiyonelleştirilmiş (-OH) olarak temin edilmiştir. Matris ve takviye elemanları arasındaki arayüzey bağları bir kompozit için en önemli noktalardan birtanesidir. Yükün matristen elyaflara dengeli aktarılması kompozitin bazı mukavemet değerlerini arttırmaktadır. Karbon nanotüpler fonksiyonel (-OH) guruplar ile kimyasal olarak epoksi reçineye bağlanmakta ve fiziksel olarak da E-cam elyaflara saplanarak bir köprü gibi işlev görerek arayüzey kalitesini arttırmaktadır. Karbon nanotüplerin bu işlevleri yerine getirebilmesi reçine içerisinde homojen karışmaları ile doğrudan ilişkilidir. Reçine sertleştirici karışımı %70-30 yapıldıktan sonra ağırlıkça %0,5 oranında ilave edilen nano partüküller mekanik olarak 20 dk. süre ile karıştırılmışlardır. Bu karışım bir el paleti ile E-cam kumaşlara uygulanmış ve sonrasında reçinenin kumaşa iyice difüze olması için 30 dk. bekletilmiştir. Bu ıslak haldeki kumaşlar dört tabakalı şekilde [0]4 sıcak pres kalıplama ile 100 °C sıcaklık ve 7 bar basınç altında kürleştirilmişlerdir. Kürleşen plakalar ve pirinç, bakır, alüminyum levhalar su jeti ile deney numunesi ölçülerinde (100x20mm) ebatlandırılmışlardır. Sandviç panelin dış laminatlarını oluşturan pirinç, bakır, ve alüminyum ile çekirdeği oluşturan nanokompozit malzeme çift komponentli metil metakrilat ile yapıştırılmıştır. Son olarak üç nokta eğme deneyleri yapılan bu sandviç panellerin bükülmeye karşı en dayanıklısı 19 MPa ile Alüminyum-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT, sonrasında 11 MPa, Bakır-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT son olarakda 10 MPa ile Pirinç-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT olarak tespit edilmiştir.

In this study E-glass/Epoxy/MWCNT nanocomposites were produces by modifiying E-glass/epoxy composites with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). Metal/nanocomposite sandwich panels were obtained by bonding banocomposites with brass, copper and aluminum. The aim of study is to determine the bending strength values of sandwich panels in these three different design parameters experimentally. The nanocomposites forming the core part of the sandwich panels are reinforced with 330 g/m2 unidirectional E-glass fabrics. The resin that forms the matrix part of nanocomposites is a diglycidyl ether bisphenol A type epoxy. The purity of carbon nanotubes used as modification material is 98%, inner diameters of 5-10 nanometers, outer diameters of 10-20 nanometers and 0,5-2 micrometers. Carbon nanotubes functionalized as –OH were imported from Switzerland. Interfacial bonds between matrix an reinforcement elements are one of the most important points for a composite. The balanced transfer of the load from the matrix to the fibers increases some of the strength values of the composite. Carbon nanotubes are chemically bonded to epoxy resin with functional (-OH) groups and physically stuck to E-glass fibers acting as a bridge, increasing the quality of the interface. The ability of carbon nanotubes to fulfill these functions is directly related to their homogeneous mixing within the resin. After the resin hardener mixture is made 70-30%, the nanoparticles added at 0.5% by weight are mechanically 20 min. have been mixed for time. The mixture is applied to E-glass fabrics with a hand palette and then 30 min. to allow the resin to diffuse into the fabric thoroughly has been suspended. These wet fabrics were cured in four layers [0]4 with hot press molding at 100 °C and 7 bar pressure. Cured plates and brass, copper aluminum plates were sized with water jet to test sample dimensions (100x20). Brass, copper and aluminum forming the outer laminate of the sandwich panel and the nanocomposite material forming the core are bonded with methyl methacrylate with two components. Finally, the three-point bending tests of these sandwich panels are the most resistant to bending with 33 MPa,  Aluminum-Glass fiber/Epoxy/MWCNT then 11 MPa, Copper-Glass fiber/Epoxy/MWCNT and 10 MPa were determined.