• Karbon Nanotüplerle Güçlendirilmiş Kompozit Aluminyum Köpük Malzeme Üretimi, Malzeme Özelliklerinin Analizi, Otomotiv ve Uçak Sanayinde Uygulama Alanlarının Değerlendirilmesi


Thesis Type: Doctorate

Institution Of The Thesis: Bursa Uludağ University, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği, Turkey

Approval Date: 2022

Thesis Language: Turkish

Student: Onur Ozan ÇİLSAL

Supervisor: Mustafa Cemal Çakır

Abstract:

Karbon nanotüpler, keşiflerinden bu yana sıra dışı malzeme özellikleri nedeniyle bilim dünyası tarafından büyük ilgi çekmektedirler. Bu malzeme özelliklerinin, KNT’lerin tek başlarına veya diğer mühendislik malzemeleri ile kompozit yapılar halinde kullanılarak günümüz mühendislik problemlerine çözüm sunmaları beklenmektedir. Bu tez çalışmasında KNT üretim tekniklerinden deneysel olarak elektrik ark ve CVD metodu denenmiş. CVD tekniği ile çalışan soğuk duvarlı iki farklı reaktör tasarlanmıştır. İki reaktörde de üretim başarıyla gerçekleştirilmiştir. Soğuk duvarlı olarak sınıflandırılan bu reaktörler, farklı katalizör ve karbon kaynakları ile üretime imkân sağlamaktadır. Üretilen karbon nanotüpler SEM ve Raman spektroskopisi kullanılarak tanımlanmıştır. Çok duvarlı KNT’ler ve spiral formda karbon nanofiberler üretilmiştir. KNT’lerin çap değerleri 50nm ile 300nm arasında değişmektedir. Üretilen KNT’ler tez çalışmasının ikinci aşamasında alüminyum köpük malzeme üretiminde katkı olarak kullanılmıştır. Köpürücü ajan kullanımı ve yer tutucu kullanımı tekniği incelenmiş ve hücre boyutlarının daha iyi kontrol edilebilmesi nedeniyle yer tutucu tekniği tercih edilmiştir. Köpük malzeme üretiminde üre tanecikleri yer tutucu olarak kullanılmıştır. Geliştirilen odaklı ekleme yöntemi ile KNT’ler özellikle hücre duvarları etrafına yoğun bir şekilde eklenmiştir. Yapılan deney tasarımı ile yapıya KNT eklemenin, alüminyum köpük malzemenin diğer üretim parametrelerine kıyasla basmada akma gerilimi açısından ne kadar mukavemet artışına sebep olduğu araştırılmıştır. Deney sonuçları temel etkenlerin sinterleme sıcaklığı ve sinterleme süresi olduğunu göstermiştir. Bu iki parametrenin ardından gelen KNT eklenmesinin ağırlıkça %0,3 seviyesinde katkının mukavemette %10 artış getirdiğini göstermiştir ve düşük miktarlarda KNT katkısı ile mukavemet artışları konusunda yenilikçi bir yaklaşım olduğu görülmüştür. Bu katkı, maliyet etkisi de göz önünde bulundurularak arttırılabilir. KNT üretim maliyetlerinin düşürülmesi, matris yapılar içinde daha etkin yayılım yöntemlerinin bulunması yolundaki çalışmalar KNT katkılarını daha yaygın hale getirecektir.