Composites
104 theses under this subject heading
Synthesis and characterization of vanadium oxide-silicon oxide composite coatings by sol-gel techniqe
Vanadium oxide has been widely studied due to its ability to undergo a reversible semiconductor to metal transition which gives the material its unique chromic and photocatalytic properties. Vanadium oxide is also known for its various applications in glass coating technologies, semiconductor industry, in batteries and as supercapacitors, catalysis, and optical switching devices. On the other hand, SiO2 coatings have unique properties such as adjustable refractive index, controllable microstructure, and good transmittance in the visible region; therefore they are used in many application areas such as microelectronics, optoelectronics, sensors, photo-catalysis, self-cleaning and solar energy technologies. In this study, a composite sol of vanadium oxide-silicon dioxide was prepared by using metal alkoxides as precursor, namely vanadium (V) oxytriisopropoxide for vanadium oxide and TEOS (tetraethyl orthosilicate) for silicon dioxide and V2O5-SiO2 coatings were successfully deposited on glass substrates by sol-gel dip coating technique. Microstructural analyses by SEM demonstrated the nanostructure of V2O5-SiO2 coatings deposited. XRD analyses revealed that the coating is amorphous at 300 °C and V2O5 phase obtained at 400 and 500 °C demonstrating that coatings are nanocomposites with crystalline V2O5 phase in the amorphous SiO2 matrix. Optical analyses showed that the transparency of the coatings increased with the increase in the annealing temperatures and the highest transparency of about 70% was obtained from the coating annealed at 500 °C.
Farklı tür kumaşlara metal oksit katkılı polimer kompozitlerin kaplanması ve çok fonksiyonlu özelliklerinin incelenmesi
Süperhidrofobik yüzeyler, düşük yüzey enerjili ve pürüzlü mikro-nano dokularla elde edilir. Bu tür yapıları elde etmede florokarbonlar sıklıkla hidrofobik modifikasyon için kullanılır. Bununla birlikte, florlu bileşikler pahalıdır, çevreyi kirletir ve potansiyel olarak toksiktir. Florlu bileşiklerin çevresel zararları nedeniyle PDMS gibi flor içermeyen malzemeler çevresel avantajlarıyla öne çıkmaktadır. Süperhidrofobik kumaşlar, su itici, kendi kendini temizleyen, UV koruma ve alev geciktirici özellikleriyle tekstil sektöründe önemlidir. Ancak, flor içermeyen ve düşük maliyetli yöntemlerle çok işlevli kumaş üretimi hala bir zorluktur. Yeşil sentezlenmiş ZnO nanopartiküllerin süperhidrofobiklik üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışma, basit daldırma kaplama yöntemiyle flor içermeyen, süperhidrofobik polyester ve viskon kumaşlar geliştirmeyi ve bu nanopartiküllerin performansını incelemeyi hedeflemiştir. Bu bağlamda, sol-jel ile sentezlenen SiO2 nanopartikülleri ve ayva çekirdeği musilajından yeşil sentezle ZnO nanopartiküllerinin eldesiyle farklı kombinasyonlarda kompozitler hazırlanmıştır. Elde edilen bu kombinasyonların farklı tür tekstil kumaşları üzerindeki kendi kendini temizleyebilme özelliği (fotokatalitik etki), süperhidrofobiklik ve UV koruma faktörü (UPF) performansı incelenmiştir. Farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler (PDMS, PDMS/ZnO, PDMS/SiO2-ZnO/PDMS, ZnO/SiO2-PDMS, SiO2/ZnO/PDMS ve SiO2/PDMS) ile viskon ve polyester kumaşlara yapılan kaplamalar karşılaştırılmıştır. ZnO/SiO2-PDMS ile kaplı olan viskon ve polyester kumaşlar, süperhidrofobiklik yönünden en iyi performansı göstererek ortalama temas açıları sırasıyla 111,3° ve 144,7° olarak bulunmuştur. ZnO/PDMS-SiO2/PDMS ile kaplı viskon kumaşın UPF değeri 32 olarak bulunarak mükemmel bir UV koruma sağlayabileceği görülmüştür. Bu tez çalışması, farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler ile kaplanan kumaşların UV koruma, fotokatalitik etki ve süperhidrofobiklik performansını artırmadaki etkisini ele almıştır. ZnO nanopartiküllerin ayva çekirdeği musilajından yeşil sentez gibi çevre dostu yöntemlerle elde edilmiş olması, sürdürülebilirlik açısından çok önemlidir. Bu çalışma, nanoteknolojinin tekstil sektöründe çevre dostu ürünlerin geliştirilmesine zemin hazırlamaya katkı sağlayacaktır.
Kurşun içermeyen piezoelektrik özellikli elastomer nanokompozit
Piezoelektrik özellikli elastomer kompozitler yüksek deformasyona uğrayabilme özelliklerinden dolayı önemli bir araştırma konusu olup piezoelektrik özellikli polimerlerin bir alt grubudur. Günümüzde kurşun içeren malzemelerin kullanımını insan sağlığı ve doğaya zararlarından ötürü azaltılması gerekmektedir. Bu nedenle kurşun içermeyen piezoelektrik malzemeler geliştirmeye ve uygulamalarına dönük çalışmalara daha fazla ihtiyaç bulunmaktadır. Sunulan tezde bahsedilen nedenden dolayı kurşun içermeyen ve tip 2 FKM kauçuk ile hazırlanan numuneler ile hem FKM kauçuğun piezoelektrik özelliği hem de vulkanizasyon ile polarizasyon koşullarının piezoelektrik özellik üzerine etkisi incelenmiştir. Piezoelektrik özelliğin tespiti dinamik kuvvet altında açık devre voltajı ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Vulkanizasyonun piezoelektrik özelliği düşürdüğü fakat hem vulkanize hem de ham kauçuğun uygun polarizasyon ile piezoelektrik özelliğinin arttırılabildiği tespit edilmiştir. Vulkanize kauçuk numunede en yüksek 20 V açık devre voltajı ölçülürken ham kauçukta 27 V olarak ölçülmüştür. Çalışmada ayrıca polarizasyon prosesinin hem vulkanize hem de ham kauçuklarda çapraz bağ oluşumu ile ilişkisi incelenmiş ve polarizasyon sırasında elektrik alanın uygulanan seviyelerde çapraz bağ oluşumuna önemli bir etkisi tespit edilmemiştir. Fakat polarizasyonun yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi durumunda malzeme basınç altında yüksek sıcaklıkta beklerse uygun koşullar sağlandığı için bir miktar çapraz bağ oluşumu görülmektedir. Bu çalışmada üretilen FKM kauçuğun elastik özelliğin gerektiği piezoelektrik uygulamalarda kullanımı uygundur.
Mg-SiO2 metal matrisli kompozıtlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, SiO2 parçacık takviyeli magnezyum metal matrisli kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Kompozit malzemeler ağırlıkça % 5, % 10 ve % 15 SiO2 ilave edilerek elde edilmiştir. Toz karışımlar koruma atmosferli glow-box içerisinde tartılarak hazırlanmış ve karıştırma kabı (vial'e) içerisine burada konulmuştur. Hazırlanmış tozlar TURBO SPEX 8000D cihazında karıştırılmıştır. Toz karışımlar 550 MPa'da tek yönlü bir kalıpta preslenerek blok numuneler halinde üretilmiştir. Elde edilen bütün numuneler, 45 dakika süreyle 550 oC vakum kontrollü difüzyon fırınında argon gazı ortamında sinterlenmiştir. Sinterleme sonrası numunelerin mikroyapı incelemeleri, sertlik, yoğunluk ve gözenek ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca, aşınma deneyleri farklı hız ve yüklerde pin-on-disk türü deney cihazında gerçekleşmiştir. Aşınmış yüzeylerin karakterize edilmesi için tarama elektron mikroskobu (SEM) incelemesi yapılmıştır.Sonuç olarak, üretilen kompozitin sertliği ve yoğunluğu artan ilave oranının artışına paralel olarak arttığı görülmüş ve kompozit malzeme içerisindeki seramiğin tane boyutu küçüldükçe aşınma miktarının arttığı kompozit malzeme içerisindeki seramiğin oranı arttıkça aşınma miktarının azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca yük artıkça hem matris hem de kompozitte aşınma miktarı arttığı görülmüştür.
Nonlinear pushover analysis of composite frames with concrete filled steel tube (CFST) columns
In this study, the nonlinear analysis and seismic performance of composite structures having concrete filled steel tube columns (CFSTs) were investigated. The case study composite frames were made of the columns surrounded by steel tube outside and filled with concrete, and also steel I beams. These frames were designed as 4, 6 and 8 storey with three equal bays. Then, the nonlinear pushover analysis was applied to examine the effect of variation in the width-thickness ratio, slenderness ratio, yield strength of the steel tube and compressive strength of the infilled concrete within the columns of the frames with each storey height. Thus, a total of 72 different composite frame models with CFST columns and steel beams were evaluated based on the structure response parameters such as the base shear vs. top displacement curves. The obtained results were discussed comparatively in terms of lateral load carrying capacity, initial stiffness, and plastic hinge formation. It was observed that the material and dimensional properties of the CFST columns influenced significantly the seismic behavior of the composite frames.
Tek yönlü lifli elastik ve viskoelastik kompozitlerin stabilitesi ve gerilme durumuna ait bazı problemler
ÖZET Tek yönlü lifli kompozit malzemelerdeki eğilmenin, teknolojik işlemler sırasında çeşitli faktörlerden olabileceği gibi tasarımından da kaynaklanabileceği bilinir. Bu nedenle, kompozitlerin yapısındaki liflerin eğriliği, bu malzemelerin yapısal hasarı olarak alınabileceği gibi yapısal bir özellik olarak da ele alınabilir. Üstelik, liflerin eğriliği, basınç altındaki stabilite kaybı problemleri ve çeşitli kırılma araştırmaları için bir model olarak da seçilebilir. Bu çalışmada, parçalı-homojen cisim modeli çerçevesinde elastisite ve viskoelastisite teorisinin üç boyutlu geometrik nonlineer denklemleri kullanılarak stabilite kaybı öncesi gerilme analizi ve stabilite kaybı araştırmaları için bir yaklaşım geliştirilmiştir. Tez kapsamında ele alınan bütün araştırmalar periyodik eğrilikli bir veya iki lif içeren sonsuz elastik ve viskoelastik cisim için yapılmıştır. Sonsuz elastik ve viskoelastik cismin iki lif içermesi durumunda, bu liflerin iki paralel doğru boyunca yerleştiği kabul edilmiştir. Gerilme dağılımı ve stabilite kaybı problemleri cisme lifler boyunca sonsuzda düzgün dağılmış normal kuvvetler etkidiğinde incelenmişlerdir. Ele alınan stabilite problemleri için, önce kompozitin doldurucusunun hacim oranının küçük ve lifler arasındaki etkileşimin ihmal edildiği düşünülmüştür. Sonuçta, malzeme tek lif içeren sonsuz viskoelastik malzeme olarak modellenmiştir. Sonra, sonsuz cismin tek lif içermesi durumu için önerilen araştırma, lifler arasındaki etkileşimin dikkate alınması durumuna genişletilmiş ve ilgili analizler iki komşu lif içeren sonsuz viskoelastik cisim için yapılmıştır. Bu liflerin aynı düzlemde ve farklı düzlemlerde birbirine paralel iki doğru boyunca yerleştiği, herbirinin küçük başlangıç eğilmesine sahip olduğu kabul edilmiştir. Bu eğrilikler periyodik ve aynı-fazlıdır. Başlangıç eğilmesinin büyümeye başlaması ve nihayet sonsuz olması durumu stabilite kaybı kriteri olarak seçilmiştir. Viskoelastik malzemenin tanımı için Rabotnov operatörü kullanılmış ve lifler arasındaki etkileşimin ve reolojik parametrelerin kritik zaman değerlerine etkileri araştırılmıştır. Stabilite kaybı öncesi gerilme-şekil değiştirme problemleri için önce, eğrilikli lif içeren tek yönlü kompozitlerdeki geometrik nonlineeritenin gerilme dağılımına etkisi araştırmaları, lifin küçük hacim oranlı doldurucu olması durumu için uygulanmış ve bu durumda kompozit malzeme periyodik eğrilikli tek lif içeren sonsuz elastik cisim olarak modellenmiştir. Sonra, bu metod iki paralel doğru boyunca yerleşmiş periyodik eğrilikli iki komşu lif içeren sonsuz elastik cisim için geliştirilmiştir. Liflerin eğriliklerinin birbirleri ile ilgisi dikkate alınarak aynı-faz ve zıt-faz eğrilik durumu olarak adlandırılan iki yerleşim formu ele alınmıştır. Bu durumda liflerin orta çizgilerinin aynı düzlemde olduğu kabul edilmiştir. Liflerin eğriliklerinden kaynaklanan aralarındaki etkileşimin gerilme dağılımına etkisi araştırılmış ve ara yüzey üzerindeki normal ve kayma gerilmeleri ile ilgili sayısal sonuçlar verilmiştir. Ele alınan gerilme dağılımına geometrik nonlineeritenin etkisi de araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Lifli kompozit, gerilme dağılımı, geometrik nonlineerite, iç stabilite kaybı, kritik zaman x
Uçucu kül içeren alüminyum matrisli kompozit üretimi, özellikleri ve mikroyapı karakterizasyonu
ÖZET Son yıllarda, partikül takviyeli metal matrisli kompozitlere (MMK), özelliklede alüminyum alaşım matrisli olanlara ilgi gösterilmiştir. Bu ilginin sebebi, kaçınılmaz olarak oluşan darbe dayanımı ve kırılma tokluğunun azalmasına rağmen, seramik partiküllerin alüminyum alaşımlara katılmasıyla, elastisite modülünde (rij itlik), akma dayanımında, çekme dayanımında, aşınma dayanımında ve sertliğinde, hacimsel takviye oranlarına (Vf) bağlı olarak belirgin artışların sağlanmasıdır. Ayrıca ısıl iletkenlik ve ısıl genleşme değerleri de uygun olabilmektedir. Ancak çok iyi mekanik ve fiziksel özelliklere sahip kompozit malzeme üretimi, uygulanan üretim yöntemine ve kullanılan takviye (pekiştirici) malzemesine bağlı olarak yüksek maliyet ve üretim teknolojisi gerektirir. Kompozit üretimindeki sınırlayıcı bu faktörlerin elimine edilmesi amacı ile daha ucuz takviye elemanlarının ve üretim yöntemlerinin uygulanması ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmamızda, kompozit malzeme üretim maliyetlerinin düşürülebilmesi ve termik santrallerin atık malzemesi olan düşük maliyetli uçucu küllerin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ETİAL 171 (A360) ve ETİAL 120 (443) matris malzemesi olarak seçilen alüminyum alaşımlarına %5, %10, %15 ve %20 hacim oranlarda Tunçbilek ve Yatağan termik santrallerinden sağlanan uçucu kül ilavesiyle AMK malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. AMK malzemelerin üretiminde karıştırma (stir-mix) yöntemi uygulanmıştır. Deneyler 750, 850, 950 °C ergime sıcaklıklarında ve 400, 560,750 d/dak. karıştırma devir sayılarında, özel olarak tasarımı yapılan seramik kaplı karıştırıcı (mikser) kullanılarak yapılmıştır. Karıştırma ve döküm sıcaklığı, karıştırma hızı, mikser geometrisi gibi parametrelerin çok sınırlı bir aralıkta değişebilmesi, karıştırma safhasındaki oksidasyon meyli ve homojen partikül dağılımındaki güçlükler, üretimin sınırlayıcı etkenleri olarak sayılabilir. Ancak bu kısıtlayıcı engellerin giderilmesi ile ilgili öneriler, tezin bilgi akışı içinde sunulmuştur. Uygulanan üretim yöntemi ile alüminyum alaşım matrise, uçucu kül takviyesinin maksimum %20 (hacimsel) ile sınırlı olduğu gözlenmiştir. Bu oranın üzerindeki uçucu kül takviyelerinde, ıslatma kabiliyetinin hızla düştüğü ve akıcılığın kaybolduğu görülmüştür. Üretimi tamamlanan kompozit numunelerin mekanik ve fiziksel özelliklerinin tespiti amacı ile çekme, eğme, elastik modül, darbe, yoğunluk, sertlik, aşınma, testleri ile optik ve elektron mikroskobik mikro yapı ve kırılma yüzey incelemeleri yapılmıştır. Deney sonuçlarında optimum değerler, 850 °C karıştırma sıcaklığında, 560 d/dak karıştırma devir sayısı koşullarında elde edilmiştir. Yapılan testler sonucunda hacimsel %15 takviye oranlarına kadar aşınma, çekme, eğme dayanımı, elastiklik modülü değerlerinde artış, kopma uzaması ve darbe dayanımında, hacimsel takviye oranlarının artması ile azalma görülmüştür. Böyle bir uygulama ile, özellikle büyük miktarlardaki ticari amaçlı kompozit üretiminde, uçucu kül takviyesi (dolgusu) ile alüminyum alaşım sarfiyatında, hacimsel takviye oranlarına bağlı olarak tasarruf sağlanabilecek ve atık bir malzeme olan uçucu küller, ucuz bir takviye elemanı olarak değerlendirilebilecektir. X
Fonksiyonel derecelendirilmiş ile tabakalı kompozit kirişlerin dinamik, stabilite ve statik analizleri
Fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit malzemeler, tabakalı kompozit malzemelerde oluşan bir takım olumsuz özellikleri iyileştirmek amacıyla oluşturulan yeni tip bir kompozit malzeme türüdür. Tabakalı kompozit malzemelerin arayüzlerinde oluşan gerilme yığılmaları, tabakalar arasında delaminasyon ve çatlaklara yol açmaktadır. Tabakalar arasındaki ani geçişten dolayı ortaya çıkan bu gerilme süreksizliğini en aza indirmek için, fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme ile malzeme özellikleri kademeli olarak derecelendirilerek gerilme yığılmaları en aza indirilir. Bu çalışmada, tabakalı kompozit ile fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit kirişlerin karşılaştırmalı analizleri yapılmıştır. Çalışmada, kompozit malzemeler konsol bir kiriş için düşünülmüş olup, statik, stabilite ve dinamik cevapları elde edilmiş ve kıyaslanmıştır. Statik analizde, her bir kompozit konsol kirişin ucunda tekil bir yük etkitirilerek, statik yer değiştirmeler ve gerilmeler elde edilmiştir. Stabilite analizinde, konsol kirişe serbest ucunda tekil basınç kuvveti etki ettirilmiş olup kritik burkulma yükleri elde edilmiş ve her bir kompozit türü için kıyaslanmıştır. Dinamik analizde ise, her iki kompozit kirişin doğal frekansları ile harmonik bir yük altında zorlanmış titreşim cevapları elde edilmiş ve kıyaslanmıştır. Fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme özellikleri kirişin kalınlığı boyunca bir fonksiyona bağlı olarak değişmektedir. Karşılaştırma çalışması için, tabakalı kompozit ve fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin malzeme özellikleri aynı malzemelerden seçilmiştir. Kiriş modelinde Euler-Bernoulli Kiriş Teorisi ve Timoshenko Kiriş Teorisi kullanılmıştır. Problemin çözümünde enerji tabanlı Ritz metodu kullanılmış olup cebrik polinomlar Ritz metodu içinde deneme fonksiyonları ile temsil edilmiştir. Problemlerin çözümünde MATLAB programında kod ve algoritmalar yazılmış olup sayısal sonuçlar elde edilerek analizlere ait grafikler çizilmiştir. Statik davranışın incelenmesinde fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerde malzeme dağılım ve uzunluk/yükseklik oranının statik yer değiştirmelere ve gerilme dağılımlarına etkisi incelenmiş ve tabakalı kompozitlerin statik sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Stabilite analizinde; özdeğer problemi oluşturulmuş ve fonksiyonel derecelendirilmiş kirişin kritik burkulma yükü hesaplanarak tabakalı durumla kıyaslanmıştır. Titreşim davranışlarının analizinde; probleme ait yönetici denklemler Lagrange prosedürü kullanılarak elde edilmiştir. Serbest titreşim sonuçlarının elde edilmesinde özdeğer prosedürü uygulanmıştır. Zorlanmış titreşim hareketinin çözümünde zaman tanım aralığında Newmark ortalama ivme yöntemi kullanılmıştır. Zorlanmış titreşim analizinde, sönüm etkisi de düşünülmüş olup, Kelvin-Voigt viskoelastik modeli kullanılmıştır. Malzeme dağılım parametresi ile dinamik parametrelerin fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin doğal frekansları ve zorlanmış titreşim davranışı üzerindeki etkileri elde edilmiş olup sonuçlar tabakalı kompozit sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. MATLAB programı ile elde edilen sonuçların literatürdeki konuya yakın çalışmaların özel sonuçlarıyla karşılaştırma çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca ANSYS yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırma çalışmaları yapılmış olup verilerin birbirine kıyasla uyumlu olduğu görülmüştür.
Kendi-kendini onaran karbon elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit geliştirilmesi
Bu doktora tezinin temel amacı, EMAA (poli (etilen-metakrilik asit)), EVA (etilen vinil asetat) ve ABS (akrilonitril bütadiyen stiren) filamentleri ile dikiş prosesi uygulanarak üç boyutlu kendi kendini onarabilen karbon elyaf takviyeli kompozit malzeme geliştirilmesidir. Bu amaçla, önce EMAA, EVA ve ABS termoplastik polimelerinden 0,6, 0,8mm ve 1 mm çaplarında, filamentler üretilmiştir. Daha sonra karbon elyaf prepreg, bu filamentlerle dikilmiş ve ardından, basınçlı kalıplama yöntemi ile kompozit üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri çekme, eğilme ve Mod-I katmanlar arası kırılma tokluğu testleri ile, yapısal analizi FT-IR analizi ile ve morfolojik analizleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile yapılmıştır. Ayrıca kompozitlerin kendi kendini onarma verimliliği hesaplanmıştır. Bu tezde elyaf takviyeli kompozit malzemelerin yapısı, önemi, karbon elyaflı kompozit malzemelerin üretim yöntemleri ve dikiş prosesinin kompozit malzemeler üzerindeki etkisinden bahsedilmiştir. Ayrıca kendi kendini onarabilen polimerlerin yapısı, proses parametreleri ve çeşitleri de detaylı olarak incelenmiştir. Mod-I katmanlar arası test sonuçları incelendiğinde, dikiş prosesinde filamentlerin çapları arttıkça kırılma tokluklarının artttığı gözlenmiştir. Onarma verimliliği en fazla, EMAA06 (%189), EMAA08 (%141) ve EMAA1 (%124) numunelerinde elde edilmiştir. Ayrıca EVA06 (%133), EVA08 (%115) ve EVA1 (%110) numunelerinde de onarma verimliliği sağlanmıştır. Fakat ABS06( %-53), ABS08 (%-64) ve ABS1 (%-67) numunelerinde, elde edilen sonuçlar gözönüne alındığında, ABS filamentleri ile onarmanın gerçekleşmediği sonucuna varılmıştır.
Kaz tüyü ve odun lifi takviyeli polipropilen biyokompozitlerin fiziksel, mekanik, ısı transfer ve morfolojik özelliklerinin karşılaştırmalı incelenmesi
Polipropilen/polietilen gibi petrol türevi polimer malzemeler ve bu polimerler ile üretilen kompozitler günümüz endüstrisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir ancak petrol türevi polimerler ve doğal olmayan katkıların zararlı etkileri, sürdürülebilir olmayışı gibi etkenlerden ve çevresel bilincin arttığı son dönemde "biyokompozitler (biyomalzeme içeren kompozitler)" konusunda yürütülen bilimsel çalışmalar ve araştırmalar artmaktadır. Otomotiv endüstrisi, ambalaj ve izolasyon endüstrilerinde yoğun bir şekilde kullanılan bu polimerlerin kullanım sonrası oluşan atık problemleri gibi sebeplerden, malzeme kullanımının azaltılması ya da kullanım verimliliğinin artırılması günümüzde gerekli görülmektedir. Bir diğer yönden düşük ağırlıklı olmaları, iyi mekanik özellikleri, proses kolaylığı, yalıtım özellikleri, akustik özellikleri gibi nedenlerle biyokompozitler ev aletleri, otomotiv ve havacılık endüstrileri gibi bir çok alanda kullanılmakta ve doğal olmayan malzeme takviyeli kompozit malzemeler veya polimerler yerine tercih edilebilmektedirler. Bunların yanında iyi mekanik özellikler göstermeleri ve yaygın kullanım alanları sebebiyle, polipropilen (PP) ve doğal takviye malzemeleri ile üretilen biyokompozitler pek çok yaygın mühendislik malzemesine ve endüstride kullanılan bir çok polimer ürünlere alternatif olabilme kapasitesine sahiptir. Kaz tüyü yüksek doluluk ve iyi yalıtım özelliği sebebiyle tekstilde kullanım alanına sahip doğal bir malzemedir. Bu çalışmada PP matrisli, yüksek izolasyon özelliklerine sahip kaz tüyü ve karaçam odunu ile takviyelenmiş biyokompozitler üretilmiş ve mekanik özellikleri ile birlikte izolasyon özellikleri de incelenmiştir. Bu iki takviye edici ürünle oluşturulmuş biyokompozit malzemelerin üretimi ile daha iyi izolasyon özelliklerine sahip, kütle performansı geliştirilmiş ve endüstriyel alanda saf polimerlere alternatif bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Karaçam odunu ve kaz tüyü ile takviyelenmiş biyokompozitler farklı oranlarda işlenmiş ve birbirleri ile kıyaslanmıştır. Biyokompozit malzemeler 40 L/D çift vidalı ekstrüder ile üretilmiş, enjeksiyon ile test örnekleri hazırlanmıştır. Üretilen biyokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin tespiti için çekme ve eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziksel özelliklerini tespit etmek için yoğunluk, kalınlık artışı ve su alma oranı testleri, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi, kimyasal karakterizasyon için FTIR analizi, izolasyon özellikleri için ses yutum katsayısı ölçümü ve ısıl iletkenlik katsayısı testleri yapılmıştır. Sonuç olarak, %5 odun unu ile takviye edilmiş kompozitin çekme direnci dışında, %15'e kadar hem kaz tüyü hem de odun unu kullanılan biyokompozitlerin eğilme ve çekme dayanımlarının kayda değer oranda arttığı bulunmuştur. Çekme modüllerinin ise hem odun unu hem de kaz tüyü içeren varyasyonlarda takviyenin kullanımı ile birlikte arttığı tespit edilmiştir. Isıl iletkenlik katsayısı ölçümü sonucunda odun onu içeren örnekler PP ile karşılaştırıldığında benzer, kaz tüyü içeren örnekler ise PP ile karşılaştırıldığında düşük iletkenlik katsayısı gösterdiği, ses yutum katsayısı testindeyse hem odun unu hem de kaz tüyü içeren örneklerin yüksek frekansta daha yüksek ses yutum katsayısına sahip olduğu bulunmuştur. Bu bilgiler ile birlikte içeriğinde odun unu yer alan örnekler selülozik malzemenin higroskopik kimyasal yapısı nedeniyle su alma ve şişme oranlarının daha fazla olduğu gözlenmiştir. Bu yapılan çalışma ile birlikte nispeten daha ucuz takviye edici malzemeler ile desteklenmiş , nispeten iyi izolasyon özellikleri gösteren çevreye duyarlı biyokompozit malzemeler üretilmiştir.
Alçak yoğunluklu polietilen matrisli kaz tüyü ve odun lifi takviyeli hibrit biyokompozitlerin fiziksel, mekanik ve izolasyon özelliklerinin incelenmesi
Gelişen teknolojik yenilikler, sürekli iyileştirilen materyal nitelikleriyle beraber günümüz endüstrisinde polietilen, polipropilen, polivinil klorür gibi geleneksel petrol türevi polimerler ve bunlar ile oluşturulan kompozitler oldukça yaygın kullanılan materyaller haline gelmiştir. Ancak bu polimerlerin doğaya verdiği zararlar ile beraber sürdürülebilir bir materyal olamayışı, çevresel bilincin arttığı bilim dünyasında yerine koyulabilecek alternatif malzemelere ilgiyi arttırmıştır. Bu açıdan biyokompozitler konusunda yürütülen çalışmaların sayısı günden güne çoğalmıştır. Özellikle otomotiv endüstrisi, izolasyon, kaplama ve ambalaj endüstrilerinde sıkça kullanılan bu polimerlerin uygulama sonrasında oluşan atık problemi büyük sorun teşkil etmektedir ve çözümü mecburi kılınmıştır. Öte yandan alternatif olma arzusuyla ortaya çıkarılan biyokompozit malzemelerin saf polimer malzemelerden daha hafif olması, mekanik özelliklerinin iyileştirilmiş olması, kolay işlenebilir ve uygulanabilir olması, izolasyon nitelikleri ve akustik özelliklerinin istenilen düzeylere ulaşması gibi önemli bulgular bu malzemere olan ilgiyi daha da arttırmış ve günümüzde başta otomotiv, havacılık, izolasyon olmak üzere sayısız endüstride kullanımı had safhalara ulaşmıştır. Ayrıca mekanik niteliklerinin iyileştirilmiş olması ve yaygın kullanım alanları sebebiyle, polietilen (PE) ve doğal diğer katkılar ile bir arada ortaya çıkarılan yeni biyokompozitler birçok bağımlı mühendislik materyallerine ve endüstride kullanılan bir çok polimer ürünlere alternatif olabilme kapasitesine sahiptir. Yüksek sıkılık performansı ve verimli derecede izolasyon nitelikleri nedeniyle kaz tüyü, tekstilde kullanım alanına sahip doğal bir malzemedir. Bu çalışmada PE matrisli, yüksek izolasyon özelliklerine sahip kaz tüyü ve karaçam odun unu katkılı biyokompozit malzemeler üretilmiş ve yalıtım nitelikleri dahil olmak üzere mekanik başarım özellikleri araştırılmıştır. Bu iki katkılı biyokompozit malzemelerin üretimi ile daha iyi izolasyon özelliklerine sahip ve performansı geliştirilmiş, endüstriyel alanda saf polimerlere alternatif bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kaz tüyü lifi ve karaçam odun unu katkılı biyokompozitler her biri ayrı olmak üzere farklı oranlarda numuneler haline getirilmiş ve birbirleri arasında kıyaslanmıştır. Üretilen numuneler ekstrüder (40 L/D) kullanılarak üretilmiş ve ortaya çıkarılan numunelerin mekanik niteliklerini belirlemek amacıyla çekme ve eğilme testleri uygulanmıştır.Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziki niteliklerini incelemek için yoğunluk testi, kalınlık artışı ve su absorbe oranı testi, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi, kimyasal bağlarında oluşan gerilmeleri gözlemlemek için FTIR analizi, izolasyon özellikleri için ses yutum katsayısı ölçüm testleri ve ısıl iletkenlik katsayısı testleri yapılmıştır. Sonuç olarak takviye elemanlarının polimere kıyasla eğilme özelliklerini kaydadeğer anlamda iyileştirdiği görülmüştür. Isıl iletkenlik testlerinde ulaşılan sonuçlara göre takviye elemanı arttırıldığında verimli bir malzeme ortaya çıkarılacağı öngörülmüştür. Ses yutum katsayısı testlerinde ise bütün takviye elemanlarının AYPE matrisi için iyileştirici özelliklere sahip olduğu kanıtlanmıştır. Özellikle %7,5 hem odun unu hem kaz tüyü lifi karışımlı biyokompozit ve %2,5 hem odun unu hem kaz tüyü lifi karışımlı biyokompozitlerin ses yutum katsayısını ciddi biçimde arttırdığı gözlemlenmiştir. Bununla beraber takviye elemanları sebebiyle su emme testlerinde beklenen düzeyde su almanın arttığı kaydedilmiştir. Özellikle odun unu ilaveli selülozik malzemeli biyokompozitlerin higroskopik yapısı nedeniyle su alım ve şişme oranlarında daha yüksek değerlere ulaşılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen verilere göre, üretilen biyokompozitler içerisinde yer alan ucuz doğal takviyeler sayesinde saf polimere göre daha iyi mekanik özellikler ve nispeten kabul edilebilir oranda iyi fiziksel özelliklere sahip çevreye duyarlı yeni endüstriyel seçenekler ortaya çıkarılmıştır.
Kestane kabuğu takviyeli polipropilen(PP) matrisli biyokompozit yapıların üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Gerek bilimsel çalışmalarda gerekse ticari uygulamalarda görülmektedir ki enerji kullanımını ve gün geçtikçe azalmakta olan hammadde/ kaynak kullanımını minimize etmek için, çevreye duyarlı süreçlere yönelim artmaktadır. Bu da malzeme seçiminin önemini artırmaktadır. Dolayısı ile, bileşenlerden en az birinin doğal kökenli olduğu kısmi çevre dostu biyokompozit malzemeler, petrol türevli malzemelerin özelliklerini karşılayabilecek, geliştirebilecek ve hatta yerine tercih edilebilecek alternatifi oluşturmaktadır. Bu doğrultuda kullanılan doğal lifler, sentetik liflere göre yenilenebilir kaynaklardan elde edildikleri, sürdürülebilir olduğu, genellikle düşük maliyetli oluşu ve kabul edilebilir seviyedeki mekanik özellikleri nedeniyle tercih sebebidir. Tez çalışması kapsamında, düşük maliyet, işlenebilirlik, farklı üretim tekniklerine uygunluk gibi nedenlerden dolayı endüstride geniş kullanım alanına sahip (ambalaj, otomotiv, tekstil vb.) polipropilen polimeri matris malzeme olarak seçilmiş ve tedarikçi firmadan toz formunda temin edilmiştir. Anadolu Kestanesi, ülkemizde Karadeniz, Marmara ve Ege bölgelerinde doğal yayılım göstermektedir. Bursa ili gıda sanayisindeki bir firmada işlenmiş ürün olarak kullanılan kestane meyvesinin, endüstriyel atık konumundaki kabukları ise takviye edici malzeme olarak belirlenmiştir. Bu doğrultuda, öğütülüp elenerek belirli boyutlarda toz formuna getirilen kestane meyvesi kabukları, olası nem içeriği uzaklaştırıldıktan sonra, toz formunda bulunmakta olan polipropilen polimer ile önceden belirlenmiş oranlarda karıştırılmıştır. Bu bağlamda, biri polipropilenin saf hali ile kontrol numunesi olmak üzere, 8 farklı içerik oluşturulmuştur (%0, %3, %6, %9, %12, %15, %20, %25). Farklı içeriklerde hazırlanan bu toz formundaki karışımlar ekstrüzyon işlemi ile proses edilmiştir. Şerit formunda elde edilen biyokompozit yapılar, kırıcıdan geçirilerek granül forma dönüştürülmüştür. Sıcak presleme prosesi kullanılarak granül formdan levha forma dönüştürülen biyokompozit yapıların, mekanik özelliklerini incelemek üzere çekme ve eğilme testlerine yönelik gerekli boyutlarda test örnekleri kesilmiştir. İlgili testleri gerçekleştirilen biyokompozit numunelerin, mekanik özellikleri değerlendirildiğinde; çekme testinde %3'lük kestane meyve kabuğu içeriğine sahip örnekte 1076,595 N'luk çekme yükü altında 118,746 mm'lik uzama elde edildiği görülmüştür. Bu tez çalışması neticesinde, endüstriyel atıkların yeniden değerlendirilebilme potansiyelinin olduğu görülmüştür.
Dikerek fiber yerleştirme (TFP) teknolojisi ile üretilmiş kompozit yapıların mekanik karakterizasyonu
Günümüz endüstrisinde çok fonksiyonlu tasarımlar ve çok işlevli ürünlere duyulan ihtiyaç giderek artmaktadır. Ürünlerden beklenen yüksek performans gereksinimlerinin yanı sıra çevreye olan etkisi, geri dönüştürülmeye ve tekrar kullanıma uygunluk gibi çevreci yaklaşımlar ve zorlayıcı endüstriyel kısıtların oluşumu başlamıştır. Bu ve benzeri birçok etkenden dolayı kompozit ürünler ve çözümler tüm endüstrilerde giderek önem kazanmaktadır. Endüstriyel ve fonksiyonel beklentilerin ışığında bir üründen beklenen özelliklerin en iyileştirilmiş çıktılar ile elde edilmesini sağlayan temel değişkenler arasında hammadde tipleri ve üretim teknolojileri gösterilebilir. Yürütülen bu yüksek lisans çalışmasında kompozit endüstrisinde en yaygın kullanıma sahip olan epoksi matris sistemi birincil değerlendirme olarak termoplastik bir matris sistemi ile mekanik açıdan eğme ve çekme testleri uygulanarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Termoplastik matris sistemi seçiminde çevreci ve tekrar kullanıma uygun olması göz önünde bulundurulmuştur. Çalışmanın yenilikçi ve yüksek akademik değerleri arasında tercih edilen numune üretim tekniği olan dikerek fiber yerleştirme (TFP) ve karıştırılmış hibrit fiber teknolojisi gösterilebilir. TFP tekniğinin temel avantajı bir üründen beklenen çok yönlü yüklenmeleri karşılayabilecek, geleneksel imalat teknikleri ile mümkün olmayan fiber yerleşim açılarının ve tasarımının yapılabilir olmasıdır. Dikerek fiber yerleştirme tekniği; yüksek performans, düşük ağırlık, düşük maliyet açısından en iyileştirilmiş ürünü ortaya çıkartmada ve ileri mühendislik tasarımları ve uygulamalarında tercih edilebilir yenilikçi bir yöntemdir
Tek kullanımlık ışık cihazı başlıklarının braketlerin yapışma dayanıklılığı üzerine olan etkisi
Kompozitin sertleşmesi; kullanılan ışık cihazı, ışık cihazının ışık yoğunluğu, yapıştırıcının ışığa ne kadar süre maruz bırakıldığı, mine yüzeyini pürüzlendiren asitin tipi, uygulanma süresi, asit konsantrasyonu, yapıştırıcının içeriği ve tipi, braket tabanının şekli, braket materyali ve dişin tipi gibi birçok faktörden etkilenir. Bu çalışmanın amacı, tek kullanımlık ışık cihazı başlıklarının (TKICB) kullanımının braketin yapışma dayanıklılığı üzerine olan olası etkisini araştırmaktır. Ayrıca, TKICB'larının kullanımının kompozitin sertliğini nasıl etkilediği de incelenmiştir.Çalışmamızda 120 adet çekilmiş küçük azı dişi kullanıldı. Her biri 20'şer dişten oluşan toplam 6 grup vardı. LED ve halojen ışık cihazları; elastik başlık, streç film ve herhangi bir bariyer olmadan 3 farklı durumda kullanıldı. Işık cihazlarının ışık yoğunlukları her kullanımdan önce ölçüldü ve kaydedildi.Kompozitin sertliğini incelemek amacıyla; 2 mm yüksekliğinde, 5 mm çapında kompozit silindir bloklar hazırlandı. Her bir grup için 20 olmak üzere, toplam 120 standart kompozit silindir blok hazırlandı. Toplamda 6 grup vardı. Her iki ışık cihazı; elastik başlık, streç film ve herhangi bir bariyer olmadan 3 farklı durumda kullanıldı.En yüksek yapışma dayanıklılığı değerleri, her iki ışık cihazında da streç filmin kullanıldığı grupta görülürken, en düşük yapışma dayanıklılığı değerleri, her iki ışık cihazında elastik başlığın kullanıldığı grupta görülmüştür. Kontrol grubu, streç film ve elastik başlık kullanılan gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmuştur.Kompozitin Knoop sertlik değerinde, kullanılan ışık cihazları arasında anlamlı fark görülmemiştir. En düşük Knoop mikrosertlik değerleri, her iki ışık cihazında da kontrol grubunda görülmüştür. Streç film kullanılan grup ile elastik başlık kullanılan grup arasında anlamlı fark görülmemiştir.
Lif takviyeli polimer atıkların çimento esaslı kompozitlerin mekanik özelliklerine etkisi
Bu çalışmada lif takviyeli polimer atıkların çimento esaslı kompozitlerde kullanımı deneysel olarak araştırılmıştır. Deneylerde üç farklı elyaf cinsinden (Karbon, Cam, Aramid) 1-1,5 cm boyunda kesilerek hazırlanan lif takviyeli polimer atıkların çimento harcına hacimce %0.3, %0,6 ve %0,9 oranlarda ilave edilmesi ile 2 farklı S/Ç oranına (0.40 ve 0.55) sahip çimento esaslı kompozitler hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımdan referans ile birlikte toplam 20 farklı grup karışım için 180 adet 40x40x160 mm boyutunda standart prizma numuneler üretilmiştir. Numuneler kalıptan alındıktan sonra standart kür havuzunda 28 gün süre ile küre tabii tutulmuştur. Kuru birim ağırlık, su emme, porozite, ultrases geçiş hızı gibi fiziksel özellikleri ve eğilme, basınç değerleri gibi mekanik özellikleri deneysel olarak elde edilmiştir. Su/çimento oranı arttıkça kuru birim ağırlık, su emme, porozite değerlerinin arttığı, ultrases geçiş hızı, basınç dayanımı ve eğilme dayanımı değerlerinin azaldığı görülmüştür.
Nano kompozit ve hibrit kompozitlerin üretim ve deneyleri sırasında insan sağlığını etkileyen riskler ile alınması gereken iş sağlığı ve güvenliği tedbirlerinin araştırılması
Araştırmacılar, endüstriyel malzemelerin dayanım özelliklerini, gün geçtikçe artan endüstriyel beklentileri karşılamak amacıyla, sürekli geliştirme çalışmalarına devam etmektedir. Ve çalışmaların birçoğu kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve üretilmesi üzerinedir. Kompozit; metal, seramik, plastik ve refrakter gibi geleneksel malzeme gruplarına, çoğunlukla fiber, kılcal kristal, pulcuk ve parçacık formlarda takviye elemanı ilavesiyle elde edilen karma yapılı bir malzemedir. Kompozit malzemelerin genel üretim yöntemleri, ana fazın hal durumuna bağlı olarak değişik gruplar altında grupta toplana biliyor. Bu tezde yeni üretilen Nano Kompozit ve Hibrit Kompozit malzemenin üretim aşamasında ve üretim sonrası dayanıklılık ve kalite testleri sırasında insan sağlığını etkileyebilecek durumlar araştırılmış, alınabilecek önlemler belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca üretilen yeni malzemenin fiziki yapısı incelenirken deney aşamasında deneyde uygulanan yöntemden kaynaklı hesaplamalardan kaynaklanacak farklılıkları hataların en aza indirilebilmesi için uygun hesaplamalar geliştirmek. Uygun hesaplama yapabilmek için yeni üretilen bir kompozitin yoğunluğunu uluslararası standartları kullanarak hesaplamak. Burada elde edeceğim sonucun insan sağlığını etkileyen faktörlerin belirlenmesi ve olası kazaların önüne geçmek.
Magnezyum karbonat dolgulu poliamid kompozit malzemelerinin üretimi, mekanik ve termal özelliklerinin araştırılması
Günümüzde mühendislik çalışmaları düşük maliyet, yüksek performans ilkesi üzerine kurulmuş durumdadır. Bu noktada geleneksel malzemelere alternatif olabilecek malzeme arayışları artmıştır. Polimer malzemeler, özellikle son 20 yılda, malzeme ve kimya bilimlerinin katkılarıyla önemli gelişmeler kaydetmiş ve bir alternatif olarak sektörde yerini almıştır. Ancak bazı uygulamalarda, mekanik ve termal özelliklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu aşamada yapılabilecek işlemlerden birisi de; polimer malzemeye inorganik partikül katkıları ilave edilmesidir. Poliamid (PA), sahip olduğu avantajlar sayesinde, otomotiv sektöründe ve özellikle kaplama malzemesi olarak çoğu endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir polimerdir. Bu çalışmada toz haldeki PA-12'ye, MgCO3 partikül katkısı ilave edilerek, termal ve mekanik olarak daha üstün özellikte malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Homojen bir üretim olması için ekstrüzyon yöntemi ile tercih edilmiştir. ASTM standartları doğrultusunda enjeksiyon kalıplama yöntemiyle çekme ve eğme test numuneleri üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin morfolojik özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Üç nokta eğme testi ve çekme testi ile mekanik özellikler; Termogravimetri (TG), Diferansiyel Termogravimetri (DTG), Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) analizleriyle termal davranışlar incelenmiştir.
Doğal parçacıklar ile takviye edilmiş polimer matrisli kompozitlerin deneysel ve hesaplamalı mekanik analizi
Bu çalışmada yumurta kabuğu, fıstık kabuğu ve üzüm çekirdeği tozları ile güçlendirilmiş epoksi reçineden oluşan doğal kompozitler incelenmiştir. Standartlara uygun olarak numuneler üretilmiş ve numuneler üzerinde mekanik analizler gerçekleştirilmiştir. Kompozitlerin sertlik, çekme ve eğilme özellikleri dolgu tipi ve içeriklerine bağlı olarak değerlendirilmiştir. Doğal takviye elemanları ağırlıkça %5, %15 ve %25 olmak üzere üç farklı oranda polimer içerisine eklenmiş ve geleneksel döküm yöntemi ile üretilmiştir. Matris malzemelerine eklenen yumurta kabuğu, yer fıstığı kabuğu ve üzüm çekirdeği tozları katkısı, yüksek çekme dayanımına sahip saf epoksiyi bazı oranlar için olumsuz etkilemiştir. Bununla birlikte, %5 yumurta kabuğu takviyeli kompozitler, saf epoksiye kıyasla numunenin çekme mukavemetini %25 arttırmıştır. Saf epoksiye eklenen yumurta kabuğu, fıstık kabuğu ve üzüm çekirdeği tozlarının eğilme ve sertlik mukavemeti üzerinde olumlu etkisi olmuştur. Deneysel çalışmalarla karşılaştırmak ve sonuçların doğruluğunu ortaya koyabilmek adına kompozit malzemelerin Ansys paket programıyla sonlu eleman modelleri oluşturulmuştur. Deneysel sonuçlar girdi olarak kullanılarak hesaplamalı analizler yapılmış, elde edilen sonuçlar deneylerle kıyaslanmıştır. Hesaplamalı analiz ve deney sonuçlarının birbirlerine yakın olduğu görülmüştür.
Evaluation of waste tyre granules as a filler material in polymer matrix composite materials
As the consumption of substances increases with the increasing population, waste materials also increase. The use of these waste materials in the produced composite materials has started to become widespread because it can reduce the amount of waste. In today's world, vehicle tires are one of these wastes. In this study, waste rubber rubber granules were used as filling material for the production of polymer matrix composite samples. One of the most preferred matrix materials, polyester resin, and recycled waste tire rubber granules were combined in different proportions by open molding method. The samples were experimentally characterized by tensile, impact and hardness tests. The morphological features of the samples were examined by scanning electron microscope images. The study revealed that the addition of untreated waste tire rubber granules to polyester resin reduces the tensile and yield strength values, while increasing the elongation and ductility of the material. Morphological investigations have shown that the interfacial adhesion of waste rubber granules and polyester resin is poor, and therefore, waste rubber granules must be properly processed to be used as filling material. The study showed that waste tire rubber granule/polyester composites can be used in non-structural applications with benefits such as using less fossil-sourced raw materials and contributing to the reduction of environmental pollution.
Effects of natural reinforcement agents on mechanical performance of composite materials
Composite materials are one of the prominent and popular topics of materials science in recent years. Unlike alloys, in composite materials, there is a physical interaction between at least two different materials without a chemical interaction. These materials basically consist of a matrix element which acts as a body by providing toughness and ductility to the material and holding the structure together and a reinforcement element that gives hardness and durability to the material. In recent years, different natural fibers which are renewable, recyclable and cost effective have been started to be used instead of synthetic fibers (glass, carbon etc.) which have been widely used as reinforcement element. In this study, production of polymer matrix composite materials which contains various natural fibers (jute and cotton) as reinforcement elements by vacuum assisted resin transfer molding method was achieved. Polymer composites which have five different configurations by stacking jute and cotton fabrics layer by layer were generated and the experimental results of tensile test, impact test, hardness test, water absorption capacity test, scanning electron microscope analysis were compared with pure jute and pure cotton reinforced polymer composites.
Comparison of the automotive bumper produced with different composite materials using the finite elements method
In recent years with the developing technology, the automotive industry and composite material production have also developed. The vehicle lightening issue, which emerged with the aim of saving fuel in the automotive sector, has increased the competition. In parallel with the developments in the automotive sector, studies have increased in the production of composite materials used to lighten vehicles. Composite materials have become widespread in the production of automotive parts with the features they offer. Composite materials are used in vehicle bumpers due to their strength and lightness. In this study, composite materials that can be used on the vehicle bumper were researched. Due to its low cost and easy processing, composite materials consisting of glass fiber and polyester are mostly used in vehicle bumpers. In the study, carbon fiber reinforcement and vinyl ester matrix, which can be an alternative to glass fiber reinforcement material and polyester matrix, were used. 6 different composite materials were created and used with 2 different reinforcement elements and 2 different matrix elements. The mechanical properties of 6 different composite materials were determined by the tensile test. The results were entered into the ANSYS program and the results of the static analysis on the buffer were compared.
Effect of process parameters on interlaminar fracture toughness of fiber metal laminate (FML) composites
Fiber metal laminate (FML) composites were created primarily to improve the fatigue strength of modern civil aviation industry. And further studies show that, it provides additional advantages such as, excellent impact and damage tolerance, fire resistance and impact resistance with the aid of different configurations, while having a low weight. However, the production of a FML composite is a significant challenge, due to poor bonding at the fiber-metal interface. In this study, the interfacial bond behavior at the fiber-metal interface was investigated by determining their interlaminar fracture toughness values and determining the effect of process parameters on interlaminar fracture toughness of fiber metal laminate (FML) composites.
İç basınca maruz karbon fiber ve cam fiber takviyeli kompozit tüplerin sonlu elemanlar yöntemi ile patlama basıncı analizi
Bu tez çalışmasında, aynı hacime sahip filaman sargılı kompozit tankların tasarımında değişiklik yaparak modellenmesi ile gerilme değerlerini azaltmak amaçlanmıştır. Kompozit tankın tasarımında sadece silindirik kısım olup, küresel kısımları içermemektedir. Kompozit tank'da [45, 55, 60, 65, 75, 90] derece sarım açıları kullanılmıştır. Yapılan sonlu elemanlar analizinde ANSYS yazılımı kullanılmış, kompozit tankın farklı oryantasyon açılarında patlama basınçları elde edilmiş ve aynı hacimde tasarımda değişiklik yapılan kompozit tanklar ile bu değerler karşılaştırılmıştır. Kompozit tank'da üç faklı tasarım gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzemede meydana gelebilecek hasarları belirlemek için sık olarak kullanılan Tsai-Wu ve maksimum stress hata kriterleri her iki tasarım için karşılaştırılmıştır.
Doğal fiber dolgu takviyeli biyoreçineli yeni tip hibrit kompozitlerin otomotiv sektöründe kullanımının incelenmesi
Son yıllarda mühendislik tasarımlarının yanında kullanılan malzemelerin sürdürülebilir olmasının önemi artmıştır. Bu bağlamda sürdürülebilir olmayan ürünlerin yerini sürdürülebilir malzemelerden yapılmış ürünler almaya başlamıştır. Doğal elyaf dolgu takviyeli kompozitlere ilgi artmıştır. Bu çalışmada bor yağına ilave olarak doğal malzemelerden olan keçiboynuzu tozu, atık talaş tozu, vişne çekirdeği tozu, kenevir tozu açık kalıplama üretim yöntemi kullanılarak kompoziit numuneler üretilmiştir.Otomotiv sektöründe araçların hem iç hem de dış yapısında alternatif oluşturmak üzere deneysel çalışma yapılmıştır. Üretilen kompozitlere çekme testi, su testi, darbe testi, aşınma testi, sertlik testi, taramalı elektron mikroskobu testi ve termogravimetrik analiz ile diferansiyel taramalı kalorimetrik analiz uygulanmış malzemelerin temel mekanik özellikleri ve termal kararlılığı belirlenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, dolgu takviye malzemelerinin farklı testler altında farklım sonuçlar verdiği görülmüştür. Bor yağı kullanımının malzemelerin darbe absorbe edebilme kabiliyetini arttırdığı görülmüştür. Ayrıca bor yağının su itici özellikte olduğu tespit edilmiştir. Yanma deneyinde epoksi malzemesinin neredeyse tamamı yanarken dolgu takviye malzemesi eklendiğinde yanmaya karşı direnç göstermiştir. TEM analizinde bor yağı eklenmesi kırılan numune yüzeyinde baloncuk oluşumuna sebep olmuş dolgu takviye malzemesi eklenmesi ise boşlukları doldurarak iyileştirici özellik göstermiştir. TEM sonuçları ile diğer deneylerde elde edilen sonuçlar tutarlıdır. Beş farklı dolgu takviyesi malzemesi ile bor yağı ile oluşturulan biyoreçineyle üretilen biyokompozit malzemenin epoksi reçine ile üretilen numuneye göre enerji emiliminin daha iyi olduğunu bunun da otomotiv parçalarından, araç tamponları gibi farklı parçalarda değerlendirilmesi mümkün hale gelmiştir.