Karbon/pamuk kumaş takviyeli hibrit biyokompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması

Günümüzde artan çevresel sorunlar nedeniyle sürdürülebilirlik ve geri dönüşüm gibi kavramlar ön plana çıkmaktadır. Malzeme bilimlerinde yaşanan gelişmelerle birlikte kompozit malzemelerde doğal elyafların çevreye duyarlı, hafif, biyolojik olarak parçanabilirlik ve potansiyel olarak alternatif kaynaklar olması gibi birçok özelliğe sahip olmaları takviye malzemesi olarak kullanılmalarını cazip kılmıştır. Çevresel sorunlara bir miktar çözüm oluşturmak, hem maliyeti azaltmak hem de yüksek performanslı malzemeler elde etmek amacıyla doğal elyaf takviyeli malzemelerin farklı elyaflarla hibritleşerek kullanılmaları cazip hale gelmiş ve bu konuda araştırma- geliştirme çalışmaları artmıştır. Bu tez çalışmasında karbon elyafın yüksek mukavemeti ile pamuk elyafın hafifliği dikkate alınarak karbon kumaş/ pamuk kumaş aynı yapı içerisinde kullanılarak hibrit biyokompozit malzemeler üretilmiştir. Üretim esnasında herhangi bir ıslanma problemi olmaması için önce elle yatırma yöntemi ile kumaşlar ıslatılmış daha sonra vakum torbalama yöntemi ile fazla epoksi dışarı tahliye edilmiştir. Karbon kumaş, pamuk kumaş ve 4 farklı dizilime sahip (karbon kumaş+pamuk kumaş) hibrit biyokompozit olmak üzere 6 farklı malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla üretilen plakalardan, ASTM standartlarına göre çekme testi, çentik darbe (Charpy) testi ve düşük hızlı darbe testi için uygun numuneler kesilmiştir ve testlere tabii tutulmuşlardır. Testlerin sonucunda; çekme gerilmeleri, darbe dayanımları tespit edilmiş, düşük hızlı darbe için enerji dönüşüm grafikleri oluşturulmuştur. Ayrıca çekme testi sonucunda numunelerin kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Bunların sonucunda yeni üretilen hibrit kompozit malzemelerin saf karbon kumaş ve saf pamuk kumaş referans numunelerine göre özellikleri kıyaslanmıştır. Mekanik testlerden elde edilen sonuçlara göre, saf pamuk elyafa takviye edilen karbon elyafın rijitlik ve darbe dayanım özellikleri sayesinde, hibrit biyokompozit numunelerinin darbe dayanımları artmıştır. Takviye edilen pamuk kat oranının artmasıyla da malzemelerin daha rijit davrandığı ve gelen darbeye karşı daha yüksek tepki kuvveti gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca çekme testi sonrasında numunelerde elyaf kopması, elyaf sıyrılması (fiber pull out), delaminasyon ve fiber- matris ayrılması (debonding) hasar mekanizmaları gözlemlenmiştir.