Grafen nanopartikül takviyesinin kompozit malzemelerin mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılması

Kompozit malzemeler günümüzde mühendislik yapılarının büyük bir kısmında kullanım alanına sahiptir. Bu doğrultuda üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin tespit edilmesi ve bu özelliklerin geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Son yıllarda araştırmacılar kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için yoğunlaşmıştır. Bunun neticesinde nanoboyutlu Grafenin (G), kompozitin mekanik özelliklerini iyileştirmede önemli bir etkiye sahip takviye elemanı olduğu ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, G'nin kompozitin çekme dayanımı üzerindeki etkileri tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu doğrultuda, epoksiye % 0 (takviyesiz); % 0,1; % 0,2; % 0,3; % 0,4; % 0,5 ve % 1 oranlarında G eklenmiştir. G eklenmiş epoksi karışımlar sırasıyla ASTM standartlarına göre hazırlanan kalıplara dökülmüştür ve kürleşmesi sağlanmıştır. Ayrıca ağırlıkça % 0 (takviyesiz), % 0,2 ve % 0,4 oranlarında G içeren epoksi karışımlar, cam fiber (CF), karbon fiber (KF) ve aramid fiber'e (AF) elle yatırma yöntemi ile ilave edilmiştir. Böylece farklı ranlarda G içeren cam fiber takviyeli plastik (CFTP), karbon fiber takviyeli plastik (KFTP) ve aramid fiber takviyeli plastik (AFTP) kompozitler üretilmiştir. G takviyeli epoksi matrisli kompozitler ile CF, KF, AF ve G takviyeli kompozitler çekme deneylerine tabii tutulmuştur. G takviyesinin epoksi matris malzemesi ve kompozitler üzerinde önemli bir mukavemet artışı sağladığı tespit edilmiştir. Takviyesiz epoksi malzeme en düşük çekme mukavemetine sahipken, epoksi matrisli G takviyeli kompozitlerde en yüksek çekme mukavemeti % 0,2 G içeren kompozitten elde edildiği görülmüştür. Epoksiye % 0,2'ye kadar G takviyesi eklenmesiyle malzemenin çekme dayanımı artmıştır. Daha fazla oranda eklenmesiyle bu artış düşüşe geçmiştir. Bu doğrultuda maksimum çekme dayanımı % 0,2 G takviyeli epoksi kompozitte gözlemlenmiştir. Ayrıca CF, KF ve AF'ye, G takviyesinin eklenmesiyle elde edilen G/fiber takviyeli kompozitlerin çekme dayanımları sürekli artmıştır. Ancak % 0,4 G takviyeli fiber kompozitlerin çekme dayanımı en yüksek değeri almasına rağmen % 0,2 G takviyeli fiber kompozite nazaran belirgin bir artış görülmemiştir. Ayrıca fiber takviyeli kompozitlerde, matris malzemesine G takviyesinin eklenmesiyle çekme mukavemetleri farklı davranışlar sergilemiştir. G nano partikülün CF, KF ve AF'ye eklenmesiyle elde edilen G/fiber takviyeli kompozitlerde, en fazla artış KFTP kompozitin çekme dayanımında görülürken en az artış AFTP kompozitin çekme dayanımında görülmüştür.