Tek Duvarlı Karbon Nanotüp Takviyesinin Levha Kalıplama Bileşiğinin Mekanik ve İletkenlik Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 22 Sayı: 65, 417 - 423, 15.05.2020

Aykut Ilgaz , Deniz Perin

https://doi.org/10.21205/deufmd.2020226510

Öz

Bu çalışmada, tek duvarlı karbon
nanotüp takviyesinin doymamış polyester bazlı levha kalıplama bileşiğinin
mekanik ve iletkenlik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Malzemenin
rijitliğinin ölçüsü olan elastisite modülü, gerilme testlerinden elde edilen
gerilme dayanımı-uzama grafiklerinin elastik bölgesinden hesaplanmıştır. Ayrıca
malzemenin tokluğu da yine aynı grafiklerden yorumlanmıştır. Doğru akım
iletkenliği ise akım-voltaj ölçümleri kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar tek
duvarlı karbon nanotüp katkısının malzemenin gerilme dayanımını, elastisite
modülünü ve tokluğunu önemli ölçüde arttırdığını göstermiştir. Bununla birlikte
en dikkat çekici nokta ise yalıtkan olan kompozit malzemenin iletkenlik
seviyesinin karbon nanotüp katkısıyla yarıiletkenlik seviyesine gelmiş
olduğunun ortaya konulmasıdır. 

Anahtar Kelimeler

Tek duvarlı karbon nanotüp, Levha Kalıplama Bileşiği, Elastisite modülü, Doğru akım iletkenliği

Investigation of the Effect of Single-Walled Carbon Nanotube Reinforcement on Mechanical and Conductivity Properties of Sheet Molding Compound

Öz

In this
study, the effect of single walled carbon nanotube reinforcement on mechanical
and conductivity properties of unsaturated polyester-based sheet molding
compound was investigated. Elasticity modulus, a measure of the stiffness of
the material, was calculated from the slope in the elastic region of the
tensile strength-elongation graphs obtained from tensile tests. It has been
found that carbon nanotube additive increases the modulus of elasticity of
standard sample by 18%, maximum tensile strength by 47% and toughness by 38%.
The dc conductivity was also obtained for standard and carbon nanotube
reinforced materials using current-voltage measurement. The results show that
the addition of single-walled carbon nanotube significantly reduces the
resistance of the material and increases the direct current conductivity by one
million times. It is seen that the composite material, which is insulator, has
increased from insulator to semiconductor level with the contribution of carbon
nanotube.

Anahtar Kelimeler

Single walled carbon nanotube, Sheet molding compound, Elasticity modulus, Direct current conductivity

Kaynakça

• [1] Gay, D. 2014. Composite Materials, CRC Press, Boca Raton, 635s.[2] Çizmeci, Ö.S. 2006. Roket ve Füzelerde Kompozit Malzeme Kullanımının İncelenmesi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Anabilim Dalı, Lisans Bitirme Tezi, İstanbul.[3] Acar, V., Akbulut, H., Sarıkanat, M., Seydibeyoğlu, M.Ö., Seki Y., Erden S. 2013. Karbon Elyaf Takviyeli Prepreg Kompozitlerde Arayüzey Mekaniğinin Karbon Nanoyapı Katkısıyla İyileştirilmesi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt. 10, s. 43-51.[4] Iijima, S. 1991. Helical Microtubes of Graphitic Carbon, Nature, Cilt. 354, s. 56.[5] Bethune, D. S., Kiang, C. H., Vries, M. S., Gorman, G., Savoy, R., Vazquez, J., Beyers, R. 1993. Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls, Nature, Cilt. 363, s. 605–607.[6] Chen, G.X., Kim, H.S., Park, B.H., Yoon, J.S. 2005. Controlled Functionalization of Multiwalled Carbon Nanotubes with Various Molecular-Weight Poly(Llactic acid), J. Phys. Chem., Cilt. 109, s. 22237-22243.[7] Xiong, J., Zheng, Z., Qin, X., Li, M., Li, H., Wang, X. 2006. The thermal and mechanical properties of a polyurethane/multi-walled carbon nanotube composite, Carbon, Cilt. 44, s. 2701-2707.[8] Chen, W., Tao, X., Liu, Y. 2006. Carbon nanotube-reinforced polyurethane composite fibers, Composites Science and Technology, Cilt. 66, s. 3029-3034.[9] Allaoui, A., Bai, S., Cheng, H. M., Bai, J. B. 2002. Mechanical and electrical properties of a MWNT/epoxy composite, Composites Science and Technology, Cilt. 62, s. 1993–1998.[10] Sengupta, R., Bhattacharya, M., Bandyopadhyay, S., Bhowmick, A. K. 2011. A review on the mechanical and electrical properties of graphite and modified graphite reinforced polymer composites, Progress in Polymer Science, Cilt. 36, s. 638–670.[11] Davis, J. R. 2004. Tensile Testing. ss 1–24. ASM International, 283s. [12] Coleman, J. N., Curran, S., Dalton, A. B., Davey, A. P., McCarthy, B., Blau, W. 1998. Percolation-dominated conductivity in a conjugated-polymer–carbon nanotube composite, Phys. Rev. B – Condens. Matter Phys., Cilt. 58, s. 7492–7495.[13] Yuan X. 2007. Experimental study of Electrical conductivity of carbon nanotube, nanofiber buckypapers and their composites. Florida State University, Department of Industrial & Manufacturing Engineering, MSc Thesis, U.S.[14] Pathania, D. and Singh, D. 2009. A review on electrical properties of fiber reinforced polymer composites, International Journal of Theoretical & Applied Sciences, Cilt. 1, s. 34-37.