Metal-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT Sandviç Panellerin Eğilme Davranışlarının Deneysel Olarak Araştırılması

Abstract

Öz Bu çalışmada E-cam/Epoksi kompozitler çoğul duvarlı karbon nanotüpler (ÇDKNT) ile modifiye edilerek E-cam/Epoksi/ÇDKNT nanokompozitler üretilmiştir. Nanokompozitler pirinç, bakır ve alüminyum ile yapıştırılarak metal/nanokompozit sandviç paneller elde edilmiştir. Çalışmanıın amacı sandviç panellerin bu üç farklı tasarım parametresinde eğilme dayanımı değerlerinin deneysel olarak tespit edilmesidir. Sandviç panellerin çekirdek kısmını oluşturan nanokompozitler 330 g/m 2 ağırlığındaki tek eksenli (unidirectional) E-cam kumaşlar ile takviye edilmiştir. Nanokompozitlerin matris kısmını oluşturan reçine ise diglisidil ether bisfenol A türü bir epoksidir. Modifiye malzemesi olarak kullanılan karbon nanotüplerin saflıkları %98, iç çapları 5-10 nanometre dış çapları 10-20 nanometre ve 0,5-2 mikrometre aralığındadır. Karbon nanotüpler fonksiyonelleştirilmiş (-OH) olarak temin edilmiştir. Matris ve takviye elemanları arasındaki arayüzey bağları bir kompozit için en önemli noktalardan birtanesidir. Yükün matristen elyaflara dengeli aktarılması kompozitin bazı mukavemet değerlerini arttırmaktadır. Karbon nanotüpler fonksiyonel (-OH) guruplar ile kimyasal olarak epoksi reçineye bağlanmakta ve fiziksel olarak da E-cam elyaflara saplanarak bir köprü gibi işlev görerek arayüzey kalitesini arttırmaktadır. Karbon nanotüplerin bu işlevleri yerine getirebilmesi reçine içerisinde homojen karışmaları ile doğrudan ilişkilidir. Reçine sertleştirici karışımı %70-30 yapıldıktan sonra ağırlıkça %0,5 oranında ilave edilen nano partüküller mekanik olarak 20 dk. süre ile karıştırılmışlardır. Bu karışım bir el paleti ile E-cam kumaşlara uygulanmış ve sonrasında reçinenin kumaşa iyice difüze olması için 30 dk. bekletilmiştir. Bu ıslak haldeki kumaşlar dört tabakalı şekilde [0]4 sıcak pres kalıplama ile 100 °C sıcaklık ve 7 bar basınç altında kürleştirilmişlerdir. Kürleşen plakalar ve pirinç, bakır, alüminyum levhalar su jeti ile deney numunesi ölçülerinde (100x20mm) ebatlandırılmışlardır. Sandviç panelin dış laminatlarını oluşturan pirinç, bakır, ve alüminyum ile çekirdeği oluşturan nanokompozit malzeme çift komponentli metil metakrilat ile yapıştırılmıştır. Son olarak üç nokta eğme deneyleri yapılan bu sandviç panellerin bükülmeye karşı en dayanıklısı 19 MPa ile Alüminyum-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT, sonrasında 11 MPa, Bakır-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT son olarakda 10 MPa ile Pirinç-Cam fiber/Epoksi/ÇDKNT olarak tespit edilmiştir.

Betonarme Yapilarin Güçlendi̇ri̇lmesi̇nde FRP Kompozi̇tleri̇n Yapisal Performansa Etki̇si̇

“…CFRP, son derece hafif ve güçlü bir FRP kompozit malzeme türüdür. Bu kompozit son derece yüksek gerilme mukavemetine sahiptir ve ayrıca çeliğe benzer şekilde ultra sünek bir davranış gösterir (Dindar, 2020). Bu malzemeler en yüksek çekme dayanımına ve güçlendirmelerde geniş kullanım alanına sahip olan kompozitlerdir (Zhou ve ark., 2010).…”

“…GFRP'nin mekanik özellikleri lif tipi, lif içeriği ve lif ile matris arasındaki bağ ile değişmektedir (Cabral, 2005). GFRP yüksek mukavemete sahiptir ve ayrıca; mükemmel ısı yalıtımı, yüksek ısı direnci ve düşük maliyete sahip olma özelliğiyle köprülerde, tarihi yapılardave betonarme yapı elemanlarında güçlendirme malzemesi olarak kullanılmaktadır (Dindar, 2020). GFRP, bu malzemeler içerisinde en düşük maliyetli olanıdır.…”

“…Epoksi, temel yapışkan bileşenlerden veya kürlenmiş son ürünlerden üretilen termoset reçine türüdür. Genellikle temiz yüzeye uygulanır (Dindar, 2020). Ana epoksi türleri, glisidil olmayan ve glisidil epoksilerdir.…”

“…Daha ucuz olması, korozyona dayanıklı, hızlı kürlenir ve katalizör aşırılıklarına uygun olmasından dolayı, tercih edilmektedir (Chen ve ark., 2006). Ayrıca, polyester reçine esas olarak düşük maliyetli olması sebebiyle, GFRP kompozitlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Dindar, 2020). (Yılmaz ve ark., 2002, Dong ve ark., 2013Riadh ve Kalfat, 2018 Yapılan deneysel çalışmalarda, uygulama biçimleri ve bölgeleriyle ilgili detaylı bilgiler verilmiştir.…”

“…FRP kumaşlar güçlendirme alanında en sık kullanılan fiber polimer kompozit türü olan lif katmanlarının bir araya getirilmesiyle oluşur (Dindar, 2020). Her katmanda farklı doğrultularda dizilerek farklı fiziksel ve mekanik özelliklerle tek ve çift yönlü olarak elde edilirler.…”