Research Article

Pt-Al/Grafen-KNT Nanoyapılarının Mekanik Performansı; Bir Moleküler Dinamik Simülasyonu

Volume: 15 Number: 1 March 29, 2024
EN TR

Pt-Al/Grafen-KNT Nanoyapılarının Mekanik Performansı; Bir Moleküler Dinamik Simülasyonu

Öz

Metallerle karbon temelli yapıların bir araya getirilmesi ile oluşturulan hibrit nanokompozitler, malzeme bilimi ve mühendisliğinde heyecan verici bir araştırma alanı oluşturmuştur. Bu kompozitler, metallerin dayanıklılığı ile karbon bazlı yapıların hafiflik ve yüksek mukavemeti arasında bir denge sağlayarak benzersiz mekanik özelliklere sahip olurlar. Bu nedenle yeni Metal –Karbon nanoyapılarına eğilim halen devam etmektedir. Bu çalışmada, Platinyum ve alüminyum plakalar arasına yerleştirilen kovalent bağlı grafen- KNT yapılarından oluşan yeni bir Metal-Karbon nanoyapısı sunulmaktadır. Ayrıca, yapının mekanik özelliklerini ve altta yatan deformasyon mekanizmalarını araştırmak için, farklı çaplara sahip KNT (örn. KNT(6x6), KNT(8x8), KNT(10x10), KNT(12x12)) içeren numunelerin çekme ve basınç deneyleri gerçekleştirilir. Sonuçlara göre, G-KNT yapılarının Pt-Al yapısının çekme davranışını her iki doğrultuda (KNT ve Grafen) artırdığı görülmüştür. KNT doğrultusunda çekme yüklemeleri için KNT çapı azaldıkça hibrit yapıların elastik modülü ve maksimum gerilme değerleri artarken grafen doğrultusunda ise maksimum gerilme değerleri ve süneklikleri artmaktadır. Basma dayanımı açısından ise lineer bölgede genel olarak KNT çapı arttıkça dayanımın arttığı yoğunlaşma bölgesinde ise daha küçük çaplı KNT içeren yapıların daha iyi basma dayanımı sergilediği görülmüştür. Bu çalışma ile Pt-Al yapısına kıyasla daha hafif ve daha yüksek çekme dayanımına sahip bir nanoyapı sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Ethical Statement

Hazırlanan makalede etik kurul izni alınmasına gerek yoktur.

References

  1. [1] A. Pujari et al., "Carbon Hybrid Materials—Design, Manufacturing, and Applications," Nanomaterials, vol. 13, no. 3, doi: 10.3390/nano13030431.
  2. [2] K. Xia, H. Zhan, and Y. Gu, "Graphene and Carbon Nanotube Hybrid Structure: A Review," Procedia IUTAM, vol. 21, pp. 94-101, 2017/01/01/ 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.piutam.2017.03.042.
  3. [3] Y. Shi et al., "Strengthening and deformation mechanisms in nanolaminated single-walled carbon nanotube-aluminum composites," Mater. Sci. Eng. A., vol. 764, p. 138273, 2019/09/09/ 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138273.
  4. [4] J. Hou, W. Du, G. Parande, M. Gupta, and S. Li, "Significantly enhancing the strength + ductility combination of Mg-9Al alloy using multi-walled carbon nanotubes," Journal of Alloys and Compounds, vol. 790, pp. 974-982, 2019/06/25/ 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.03.243.
  5. [5] D. H. Nam, S. I. Cha, B. K. Lim, H. M. Park, D. S. Han, and S. H. Hong, "Synergistic strengthening by load transfer mechanism and grain refinement of CNT/Al–Cu composites," Carbon, vol. 50, no. 7, pp. 2417-2423, 2012/06/01/ 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.01.058.
  6. [6] M. S. L. Hudson, H. Raghubanshi, D. Pukazhselvan, and O. N. Srivastava, "Carbon nanostructures as catalyst for improving the hydrogen storage behavior of sodium aluminum hydride," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 37, no. 3, pp. 2750-2755, 2012/02/01/ 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.03.006.
  7. [7] C. Soldano, A. Mahmood, and E. Dujardin, "Production, properties and potential of graphene," Carbon, vol. 48, no. 8, pp. 2127-2150, 2010/07/01/ 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.058.
  8. [8] Z. Zhou, X. Wang, S. Faraji, P. D. Bradford, Q. Li, and Y. Zhu, "Mechanical and electrical properties of aligned carbon nanotube/carbon matrix composites," Carbon, vol. 75, pp. 307-313, 2014/08/01/ 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.04.008.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Solid Mechanics , Numerical Modelling and Mechanical Characterisation

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

March 29, 2024

Publication Date

March 29, 2024

Submission Date

November 4, 2023

Acceptance Date

November 27, 2023

Published in Issue

Year 2024 Volume: 15 Number: 1

IEEE
[1]Ü. Değirmenci, “Pt-Al/Grafen-KNT Nanoyapılarının Mekanik Performansı; Bir Moleküler Dinamik Simülasyonu”, DUJE, vol. 15, no. 1, pp. 141–151, Mar. 2024, doi: 10.24012/dumf.1386136.