Yapıştırma bağlantılı nanokatkılı kompozitlerin mekanik davranışlarının incelenmesi

Kompozit malzemelerin birçok uygulama alanlarında havacılık, inşaat, denizcilik sağlık, ulaşım vb. sektörlerde kullanılmasıyla beraber bu alanlarda ilerlemeler olduğu görülmektedir. Özellikle bu alanlarda kompozit malzemelerde meydana gelen hasarın iyileştirilmesi, malzemenin yeniden kazandırılması ve kullanılması amacıyla yapıştırma yoluyla bazı birleştirme teknikleri uygulanmaktadır. Bunun yanında yine uygulama alanlarında daha iyi mekanik performans göstermesi, mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla nanokompozit malzemeler kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada twill cam fiber takviyeli epoksi kompozit levhalar kullanılmıştır. Bu levhalar hem katkısız olarak hem de epoksi reçine içerisine nano kil, bor karbür ve grafen olmak üzere üç farklı oranda kullanılarak nano katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit levhalar üretilmiştir. Nano katkı oranları ağırlıkça %0,75, %1 ve %1,25 olarak belirlenmiştir. Katkısız levhalar ve her üç nano katkılı tüm levhalar elle yatırma yöntem ile üretilmiştir. Bu levhalar 8 tabakalı ve 2 mm kalınlığında elde edilmiştir. Üretilen tüm levhalarda hasarsız, bindirme bağlantılı ve tek tesirli yamalı bağlantılı olmak üzere üç farklı geometride numuneler hazırlanmıştır. Bağlantı numunelerinde yapıştırıcı ve 3D yazıcı üretilmiş özel kalıplarla bağlantı şekli oluşturulmuştur. Hazırlanan tüm katkısız, nano kil, bor karbür ve grafen katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit numuneler çekme testine tabi tutulmuşlardır. Yapılan bu deneysel çalışmada bindirme bağlantılı numunelerin, tek tesirli yamalı bağlantılı numunelere göre daha yüksek hasar yükü gösterdiği tespit edilmiştir. Bor karbür takviyesinin tüm çalışma numunelerinde çekme mukavemetini iyileştirmediğini, kil numunelerinde ise %1,25 katkı oranlı hasarsız numunede katkısız numunelere oranla %2,7, bindirme bağlantılı numunede %2,9 oranında ve tek tesirli yamalı bağlantılı numunede ise %3,7 oranında artış sağladığı tespit edilmiştir. Grafenin hasarsız numunesine kıyasla %1,25 katkı oranında ki tek tesirli bağlantı numunelerinde %1,26 oranında, bindirme bağlantılı numunelerde ise %10,49 oranında artış sağladığı tespit edilmiştir. Kil katkısının farklı oranlarda hem artırıcı hem azaltıcı etki gösterirken, bor karbür katkısının çoğunlukla hasar yükünü düşürdüğü tespit edilmiştir. Grafen katkısının ise tüm numunelerde %0,75 ve %1 katkı oranında hasar yükünde azalma, %1,25 katkı oranlı bindirme bağlantılı numunelerde, hasarsız bindirme bağlantılı numunelere göre %10,49, tek tesirli yamalı bağlantılı numunelerde ise yine hasarsız tek tesirli yamalı bağlantılı numunelere göre %1,26 oranlarında artış sağladığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada nano katkı türü ve oranıyla birlikte bağlantı geometrisinin titizlikle seçilmesinin, istenen mekanik performansa ulaşması için kritik öneme sahip olduğu tespit edilmiştir.