Kompozit Malzemelerin Nanomalzemelerle Birleştirilmesi

Abstract

Bu tez, birincil değerlendirme yöntemi olarak tek turlu kesme testini kullanarak, karbon nanotüplerin (CNT'ler) ve bunların işlevselleştirilmiş türevlerinin (CNTCOOH), karbon fiberle güçlendirilmiş epoksi kompozitlerin bağlanma performansı üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Çalışma, değişen CNT konsantrasyonlarında (%0, %1 ve %3) iki epoksi sistemini (normal epoksi (NR epoksi) ve yüksek mukavemetli epoksi (YM epoksi)) karşılaştırmaktadır. Sonuçlar, %1'lik bir CNT konsantrasyonunun her iki epoksi sistemi için de en yüksek bindirme kesme mukavemetini sağladığını ve YM epoksinin 0° fiber oryantasyonu için maksimum 20,40 MPa'ya ulaştığını göstermektedir. Bununla birlikte, %3 CNT konsantrasyonunda, nanopartikül topaklaşmasına atfedilen bindirme kesme mukavemetinde bir azalma gözlemlendi. 90° fiber yönelimi için, %3 CNT ile güçlendirilmiş YM epoksi, 19,50 MPa'lık en yüksek bağlanma mukavemetini sergiledi; bu da, fiber yöneliminin bağlanma performansındaki rolünün altını çizdi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM), YM epoksi sisteminde CNT-COOH'nin üstün dağılımını ve azaltılmış topaklanmasını ortaya çıkardı; bu, gelişmiş yük aktarımına ve mekanik bütünlüğe katkıda bulundu. Bu bulgular, kompozit malzemelerde üstün bağlanma performansı elde etmede optimize edilmiş CNT konsantrasyonunun ve epoksi seçiminin önemini vurgulamaktadır. Bu araştırma, yüksek performanslı mühendislik uygulamaları için nano-geliştirilmiş yapıştırıcıların potansiyeline ilişkin değerli bilgiler sunmaktadır.

This thesis investigates the impact of carbon nanotubes (CNTs) and their functionalized derivatives (CNT-COOH) on the bonding performance of carbon fiberreinforced epoxy composites, using the single lap shear test as a primary evaluation method. The study compares two epoxy systems—normal epoxy (NR epoxy) and high-strength epoxy (YM epoxy)—at varying CNT concentrations (0%, 1%, and 3%). The results demonstrate that a 1% CNT concentration yields the highest lap shear strength for both epoxy systems, with YM epoxy achieving a maximum of 20.40 MPa for 0° fiber orientation. However, at 3% CNT concentration, a decrease in lap shear strength was observed, attributed to nanoparticle agglomeration. For 90° fiber orientation, YM epoxy reinforced with 3% CNT exhibited the highest bonding strength of 19.50 MPa, underscoring the role of fiber orientation in bonding performance. Scanning electron microscopy (SEM) revealed superior dispersion and reduced agglomeration of CNT-COOH in the YM epoxy system, which contributed to improved load transfer and mechanical integrity. These findings highlight the importance of optimized CNT concentration and epoxy selection in achieving superior bonding performance in composite materials. This research provides valuable insights into the potential of nano-enhanced adhesives for highperformance engineering applications.