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

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

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.

Keywords:

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

PDF

___

[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.