Havacılıkta kullanılan grafen takviyeli 3 fazlı kompozitlerin yapısallara etkisinin incelenmesi

Havacılık endüstrisi, yüksek performanslı ve hafif malzemeler geliştirme ihtiyacıyla malzeme bilimindeki yeniliklerin öncüsü olmuştur. Uçak tasarımında kullanılan malzemelerin hafiflik, dayanıklılık ve mekanik performans gibi kritik özellikleri, özellikle iniş takımları gibi stres altında çalışan bileşenlerde büyük bir önem taşır. Bu bağlamda, kompozit malzemelerin kullanımı sektörde devrim niteliğinde olmuştur. Üç fazlı kompozit malzemeler, bir matris, takviye ve dolgu malzemesinin bir araya getirilmesiyle, havacılık gibi yüksek performans gerektiren alanlarda tercih edilmektedir. Bu çalışmada, grafen takviyeli üç fazlı kompozit kumaşların uçak iniş takımlarında kullanımı üzerine kapsamlı bir deneysel ve sayısal araştırma yürütülmüştür. Grafen, olağanüstü mekanik ve termal özellikleriyle bilinen iki boyutlu bir karbon nanomalzemesidir. Çalışmada, grafenin epoksi matrisine ağırlıkça %0,1, %0,2, %0,35 ve %1 oranlarında eklenmesiyle kompozit malzemelerin çekme mukavemeti, kırılma davranışı ve genel mekanik özellikleri incelenmiştir. Bulgular, düşük konsantrasyonlarda (%0,1) grafenin kompozit malzemenin mekanik performansını önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. %0,1 grafen içeren numuneler, 592 MPa gibi yüksek bir çekme mukavemeti sergilemiştir. Ancak, daha yüksek grafen konsantrasyonlarında (%0,2, %0,35, %1) dağılım sorunları nedeniyle mekanik performansta azalma gözlemlenmiştir. Bu durum, grafenin düzgün dağılmasının malzemenin performansında kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Çalışma, ayrıca ANSYS yazılımıyla yapılan sonlu elemanlar analizi sonuçlarını içermektedir. ANSYS sonuçları, MATLAB tabanlı mikromekanik hesaplamalar ve fiziksel test verileriyle kıyaslanmış, bu yöntemlerin yüksek bir uyum gösterdiği tespit edilmiştir (<%10 hata oranı). Bu bulgular, grafenin sadece deneysel yöntemlerle değil, sayısal simülasyonlarla da etkin bir şekilde incelenebileceğini göstermektedir. Sonuçlar, grafen takviyesinin uçak iniş takımları gibi yüksek mukavemet gerektiren bileşenlerde kullanılma potansiyeline sahip olduğunu doğrulamaktadır. Ancak, yüksek konsantrasyonlarda dağılım sorunlarının üstesinden gelinmesi ve işleme zorluklarının aşılması gerekmektedir. Bu bulgular, gelecekteki havacılık malzemelerinin geliştirilmesi için grafen ve diğer nanomalzemelerin kullanımına yönelik önemli çıkarımlar sunmaktadır. Gelecekteki araştırmalar, grafenin homojen dağılımını iyileştirmek ve sayısal yöntemlerle doğrulama süreçlerini optimize etmek için yeni tekniklere odaklanmalıdır.