NANO TAKVİYESİNİN CAM ELYAF TAKVİYELİ EPOKSİ MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN FİZİKSEL, MEKANİK VE TERMAL ÖZELLİKLERİNDEKİ ETKİLERİ

Abstract

Kompozit malzemeler, havacılık, denizcilik, altyapı uygulamalarından spor ekipmanlarına kadar çeĢitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan bu malzemeler hizmet ömürleri boyunca birçok yüklemelere maruz kalmaktadır. Bu çalıĢmada, kompozit malzemelere nano partikül takviyesi yapılarak malzemenin mekanik özelliklerinin hangi durumlarda iyileĢtirilebileceği araĢtırılmıĢtır. Bu malzemelerle düĢük maliyet ile birlikte yüksek dayanım elde edilebilmesine rağmen yorulma ömürleri nispeten geliĢtirmeye açıktır. Bu çalıĢmada Cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin yorulma ömrünü arttırabilmek amacı ile, matris malzeme içiriĢine nano partikül takviyesi yapılmıĢtır. Yapılan nano partikül takviyesinin eğilme yorulması davranıĢı üzerindeki etkisi ile birlikte ayrıca yapılan bu takviyenin kompozitin mekanik özelikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi için çekme testi ve eğilme testi uygulamaları ile çalıĢmalar yapılmıĢtır. Cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin üretiminde öncelikle nano partikül takviyesi olmadan saf olarak kontrol numunesi üretilmiĢtir. Daha sonra epoksiye göre %1,2,3 oranlarında Nanokil ve TiO₂ nano partikül takviyesi yapılarak numuneler üretilmiĢtir. Üretilen bu numunelere çekme ve eğilme testleri yapılmıĢtır. Çekme testi sonucunda Nanokil takviyesinin %1 ve %2 oranında malzemenin gerilmesini yakın değerlerde arttırdığı ve %3 oranında ise gerilme değerinin %1 ve %2 ye göre daha da arttığı gözlemlenmiĢ olup, TiO₂ nano takviyesinin %1 oranda eklenmesi gerilmeyi arttırdığı fakat %2 ve %3 oranlarında ise düĢürdüğü gözlemlenmiĢtir. Eğilme deneyi sonucuna göre nanokil takviye miktarı arttıkça gerilmenin açıkça arttığı gözlemlenmiĢtir. TiO₂ takviyesinin %1 olduğu numunelerde gerilme değerinin arttığı açık bir Ģekilde görülse de, %2 ve %3 oranında ise saf numunenin gerilme değerlerinin çok daha altına düĢtüğü gözlemlenmiĢtir. Sonuç olarak nanokilin matris malzemesi ile homojen bir yapı oluĢturarak malzemenin mekanik özelliklerine katkı sunduğu, TiO₂ takviyesinin ise sahip olduğu malzeme boyutu sebebi matris malzemesi ile homojen bir yapıyı %1 oranı üzerinde sağlayamadığı ve böylelikle malzemenin mekanik özelliklerine sadece belirli oranlarda katkı sağladığı anlaĢılmıĢtır. SEM analizi ile incelenen kırılmıĢ numunelerde nanokil takviyesinin homojen bir Ģekilde reçine içinde dağıldığı gözlenirken,TiO2 takviyesi %1 oranında homojen bir yapı oluĢturmasına karĢın %2 ve %3 oranlarında topaklanmalar gözlemlenmiĢtir. AĢınma deneyleri sonucunda ise nano takviyesi arttıkça kompozit malzemenin yoğunluğu artmıĢ, sürtünme katsayısı, hacim kaybı ve özgül aĢınma oranı değerleri düĢmüĢtür.