Nano katkılı biyokompozitlerin otomotiv malzemelerinde kullanılması

Abstract

Son dönemlerde artan çevresel baskılar ve şirket politikaları nedeniyle otomotiv sanayisinde yakıt maliyetlerini düşürmek ve CO2 emisyon oranlarını azaltılmak için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmalarda alüminyum ve çelik malzeme yerine geri dönüşümü olan çevreyle dost malzemeler tercih edilmiştir. Mühendislik ve ticari plastiklerin kullanımının artmasıyla petrol bazlı yakıta olan bağımlılık da azalmıştır. Bu tez çalışmasında polilaktik asit (PLA), karbon fiber, grafen kullanılarak nano katkılı biyokompozit bir malzeme hazırlanmıştır. PLA özellikleri sayesinde petrol bazlı polimerlere alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır ve katkı maddesi olarak kullanılan karbon fiber ve grafenin mukavemet özelliklerini bir miktar arttırdığı görülmüştür. PLA içerisine %1,%3 ,%5 ve %10 gram karbon fiber eklenmiştir. En düşük karbon fiber oranına sahip olan PLA’ ya 0.1 gram grafen eklenip oluşan etki gözlenmiştir. Dört farklı oranda karbon fiber, kloroform ile çözdürülmüş PLA içerisine eklenmiş ve jel haldeki PLA karbon fiber karışımı atmosfer koşullarında soğumaya bırakılmıştır. Soğuyup katılaşan malzeme kalıp içerisine alınıp ısıl işlem yapılmış ve sıcak presleme işleminin ardından kalıptan çıkarılmıştır. Kalıptan çıkarılan numunelere ilk olarak mekanik özellikleri görmek adına çekme testi, ardından FTIR, SEM, DMA ve EDS analizleri yapılmıştır. Karbon fiber oranının artması yüzde uzamayı düşürmüş ve katkı maddesi olarak grafen kullanılması mukavemeti bir miktar arttırmıştır. Hazırlanan test numunelerinin her bir özelliği kendi aralarında değerlendirilmiştir.

Due to increasing environmental pressures and company policies in recent years, various studies have been carried out in the automotive industry to reduce fuel costs and reduce CO2 emission rates. In these studies, environmentally friendly materials that can be recycled have been preferred instead of aluminum and steel materials. With the increasing use of engineering and commercial plastics, the dependence on petroleum-based fuel has also decreased. In this thesis, a nano-doped biocomposite material was prepared by using polylactic acid (PLA), carbon fiber and graphene. Thanks to its PLA properties, it has started to be used as an alternative to petroleum-based polymers, and it has been observed that carbon fiber and graphene, which are used as additives, slightly increase the strength properties. 1%, 3%, 5% and 10% grams of carbon fiber were added to PLA. The effect was observed by adding 0.1 gram of graphene to PLA, which has the lowest carbon fiber ratio. Four different ratios of carbon fiber were added to PLA dissolved with chloroform, and the PLA carbon fiber mixture in gel form was left to cool under atmospheric conditions. The material that cooled and solidified was taken into the mold, heat treated and removed from the mold after the hot pressing process. Firstly, tensile test was performed on the samples removed from the mold in order to see the mechanical properties, then FTIR, SEM, DMA and EDS analyzes were performed. Increasing the carbon fiber ratio decreased the percent elongation and the use of graphene as an additive increased the strength somewhat. Each feature of the prepared test samples was evaluated among themselves.