Tailoring interfacial interactions in fiber reinforced polymeric composites by the electrospray deposition of waterborne carbon nanotubes

Elyaf takviyeli polimerik kompozitler (FRPC), üstün mekanik, termal, yapısal özellikler gösteren, korozyona dayanıklı, düşük öz kütleye sahip materyaller olup, bu özellikleri sayesinde havacılık endüstrisi, taşımacılık, inşaat ve denizcilik sektörlerinde yoğun şekilde kullanılmaktadırlar. Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, kullanım alanlarını ve kullanım sırasında sergiledikleri performansı doğrudan etkilemektedir. Yaşanan teknolojik gelişmelerle birlikte artan beklentiler neticesinde, kompozit malzemelerin daha yüksek mekanik özellikler sergilemeleri beklenmektedir. Literatürde, elyaf takviyeli polimerik kompozitlerin, kendisini oluşturan ana bileşenlerinin bazı nano uygulamalar ile takviye edilmesinin ardından mekanik, termal, elektriksel ve korozyon dayanımı özelliklerinin önemli ölçüde iyileştiğini gösteren pek çok çalışma mevcuttur. Bu tez çalışmasında, elyaf takviyeli polimerik kompozitlerin fiber ile matris ara yüzünü iyileştirmeye yönelik olarak, elektrosprey metodu ve havalı boya tabancası yardımıyla spreyleme yöntemi ile su bazlı tek duvarlı karbon nanotüp dispersiyonu kompozit yapıya etkili bir şekilde entegre edilmiştir. Bu şekilde, ara yüze karbon nanotüplerin (CNT) verimli ve pratik bir şekilde entegrasyonunu sağlayarak, çevreye duyarlı bir metodun geliştirilmesi, proses optimizasyon çalışmaları ile endüstride kullanılabilir hale getirilmesi hedeflenmiştir. Karbon nanotüplerin kompozit yapıya etkili bir şekilde entegre edilmesi ve güçlendirme etkisi; elyaf ile polimer matrisin ara yüzeyindeki dağılımlarına ve konsantrasyonuna bağlıdır. Buna bağlı olarak karbon nanotüplerin elyaf üzerindeki morfolojileri elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Elde edilen CNT-elyaf hibrit yapılar vakum infüzyon yöntemi ile FRPC üretiminde kullanılmıştır. Karbon nanotüplerin; kaplandıkları fiberin yüzey alanını arttırıp, polimer matrisin, elyaf ile olan ara yüzeyinde, aralarında bağlar kurulabilecek bölgeleri arttırarak, elyaftan reçineye etkili yük aktarımını güçlendirmeleri beklenmektedir. Bu beklentiyi doğrulamak için üretilen numunelere uygulanan çeşitli mekanik testler sonucunda, mod-I ve mod-II kırılma tokluğu, katmanlar arası kayma mukavemeti ve eğme mukavemeti değerlerinde artış gözlenmiştir.