Peek matrisli kompozitlerin nano malzemeler ile mekanik performansının iyileştirilmesi

Polimer esaslı malzemeler günümüzde metal ve seramik esaslı malzemelere alternatif oluşturmaya başlamışlardır. Otomotiv, tıp, uzay ve havacılık, elektronik, inşaat ve daha birçok endüstriyel alanda polimer esaslı malzemeler yaygınca kullanılmaktadır. Polimer malzemelerin performans ve maliyet avantajlarının yanı sıra erime sıcaklıkları ve mekanik performans özellikleri gibi dezavantajları da mevcuttur. Polimer malzemelerin daha fazla uygulama alanlarında kullanımını kısıtlayan bu dezavantajlar matris polimerine farklı türde katkılar eklenerek üretilen polimerik kompozit malzemelerle ortadan kaldırılmaya çalışılmaktadır. Bu bağlamda araştırmacılar polimerik kompozitlerin özelliklerini geliştirmek için çokça çalışma yürütmektedir. Literatürde yapılan çalışmalarda polimer malzemelere nano/mikro boyutlu partikül veya fiber şeklinde birçok katkının eklenerek polimer matrisli kompozitlerin üretildiği ve bu malzemelere yapılan testler sonucunda polimerin mekanik özelliklerinin geliştiği açıkça ortaya konmuştur. Çok fazla sayıda polimer ve katkı malzemesi olması nedeniyle polimerik kompozitler hakkında araştırmaların yeterli olmadığı bilinmektedir. Bu nedenle polimerik kompozitler günümüzde araştırılması ve kanıtlarla bilgilerin ortaya konulması gereken konulardandır. Bu çalışmada genellikle uçak ve havacılık uygulamalarında kullanılan mühendislik polimerlerinden termoplastik polieter eter keton (PEEK) polimer malzemesine farklı oranda grafen nano platelet (GNP) ve çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) nano katkıları sıcak pres yöntemiyle kompozit üretimi gerçekleştirildi. Bu iki karbon bazlı nano katkının polimer matrisin mekanik özelliklerine olan etkileri incelenildi. Mekanik özelliklerin incelenmesi için gerekli olan çekme, darbe, üç nokta eğme ve sertlik test numuneleri mekanik karıştırma ve sıcak pres yardımıyla üretimler tamamlandı. En yüksek sertlik değerindeki artış ağırlıkça %5 MWCNT katkısı ile %15 olurken, GNP katkısı ile eser miktarda artış yaşanmıştır. Çekme ve akma dayanımları PEEK matrise her iki katkıda artış yaşamış en yüksek çekme dayanımını %40 artış ile ağırlıkça %10 MWCNT katkısıyla gözlemlenmiştir. Eğme testi ağırlıkça %0,5 MWCNT oranından ve ağırlıkça %1 GNP oranından daha fazla oranlarda yapının gevrekleştiğini ve eğme dayanımının azaldığını ortaya koymuştur. Darbe test sonuçlarında ağırlıkça %0,1 katkı oranında MWCNT'nin dayanımı %200, GNP'nin ise dayanımı %300'den fazla arttırdığı görülmüştür. Yapılan SEM analizleri ile yapıdaki topaklanma ve matris/katkı arayüzey bağ durumu ortaya konmuştur.