Nano-melez sistemlerin karbon fiber takviyeli polimer matris kompozitlerde (KFTP) arayüz toklaştırma amacıyla kullanımı

Bu çalışmada, naylon 6 (N6) ve PCL belirli kütle oranlarında (N6/PCL: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60 ve 0/100) ortak bir çözücüde karıştırıldıktan sonra elektroeğrilmiş ve elde edilen nanofiber tüller KFTP prepreg arayüzlerine aktarılmıştır. Polimer karışımlarından elde edilen sonuçlar ışığında, tül arayüzlerine harici olarak GO parçacıkları eklenmiş ve kompozitlerin Mod I arayüz toklukları belirlenmiştir. Üretilen nanofiberler Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile incelenmiş ve polimerlerin birleşme oranlarının polimerlerin karışma karakteristiğini etkilediği tespit edilmiştir. Çift Ankastre Kiriş (DCB) testi sonrası ayrılma yüzeylerinin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri incelendiğinde; oluşan farklı karışımların, çatlak ilerlemesine karşı farklı toklaşma mekanizmalarını etkinleştirdiği görülmüştür. En iyi artışların sağlandığı, kütlece 60/40 N6/PCL oranında, karışım arayüz eklentisi yapılmamış referans numunesine göre Mod 1 yönünde GIC başlangıç değerinde %69, GIC ilerleme değerinde %59 artış göstermiştir. 60/40 karışımında, N6 ve PCL polimerlerinin nanofiber içinde faz ayrışması sonucu birbirlerinden ayrı bölgelerde bulunduğu ve bu bölgelerin, arayüzde oluşan çatlağın ilerleyişine karşı direnç oluşturacak bağaçımı, sıyrılma ve köprüleme mekanizmalarını işbirliği içerisinde aynı anda devreye soktuğu tespit edilmiştir. Harici GO eklentisi yapılan çalışmalarda ise, farklı boyutlarda hazırlanmış GO yaprakçıklar kullanılmış, yaprakçıklar nanofiber tüllerinin arasına bir sandviç yapı oluşturacak şekilde püskürtülmüştür. Fakat gerek elektropüskürtme işleminin parametrelerinin optimizasyonunda, gerekse GO parçacıklarını homojen dağıtımı konusunda yaşanılan problemlerden dolayı bu setlerden beklenilen performans elde edilememiştir. Ancak kompozitlerin yük-uzanım davranımında GO eklenmemiş tüllere göre çarpıcı farklılıklar elde edilmiş ve nedenleri tartışılmıştır. Performans düşüklüğünün temel nedeni püskürtme işlemi sırasında GO'i dağıtmak için kullanılan çözücünün elektroeğirilmiş nanofiber katmanlarını çözerek, o bölgedeki nanofiber yapısını bozmuş olmasıdır. Bu şekilde bozulan sandviç yapısında ilerleyen çatlağın, tok tül tabaka yerine gevrek epoksi katmana doğru geçebileceği belirlenmiştir. Tabaka asimetrisi sorunlarının çözümüyle, hem başlangıç hem de ilerleme bölgesinde elde edilmiş dikkat çekici davranım değişikliklerinin mekanik performansı pozitif yönde etkileyecek şekilde kullanılabileceğine dair ön veriler elde edilmiştir.