Grafen, karbon nanoşerit ve karbon nanofiber takviyeli nanokompozitlerin termal ve mekanik özellikleri

Creative Commons License

ÖZDEMİR M., Dilsiz N., Öz Y.

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, cilt.17, sa.0, 2026 (TRDizin)

Özet

Bu çalışma, grafen nanoplaketler (GNP), karbon nano şeritler (CNR) ve karbon nanofiberler (CNF) ile takviye edilen epoksi nanokompozitlerin termomekanik özelliklerini araştırmaktadır. Nanodolgu maddeleri, 50 µm boşlukta beş karıştırma döngüsüne sahip üç silindirli öğütme cihazı kullanılarak havacılık sınıfı epoksi içerisine dağıtılmıştır. FTIR analizi, nanomalzemelerin polimer matrisi içerisine başarılı bir şekilde entegre edildiğini doğrulamıştır. Üç nokta eğilme testleri, %0,5 GNP ve %0,2 CNF ilavesinin eğilme mukavemetini %30’a kadar artırdığını göstermiştir. SEM görüntüleri, GNP ve CNF'nin homojen dağıldığını doğrularken, CNR’nin aglomerasyona neden olarak dayanımı azalttığını ortaya koymuştur. TGA sonuçları, GNP’nin bozunma sıcaklığını artırarak termal kararlığı iyileştirdiğini, CNF’nin ise ihmal edilebilir bir etki gösterdiğini ortaya koymuştur. DSC analizleri, tüm nanomalzeme katkılarında cam geçiş sıcaklığında (Tg) azalma olduğunu belirtmiştir. Genel olarak çalışma, GNP ve CNF ile güçlendirilmiş epoksi nanokompozitlerin gelişmiş eğilme mukavemeti ve termal kararlılık gösterdiğini ve bunları havacılık uygulamaları için umut verici adaylar haline getirdiğini göstermektedir.
This research focuses on examining the thermomechanical behavior of epoxy-based nanocomposites that are enhanced with graphene nanoplatelets (GNP), carbon nanoribbons (CNRs), and carbon nanofibers (CNFs). Nanofillers were dispersed into aerospace-grade epoxy using three roll milling with five mixing cycles at a 50 µm gap. FTIR analysis confirmed successful integration of nanomaterials within the polymer matrix. Three-point flexural tests showed that adding 0.5 wt% GNP and 0.2 wt% CNF increased flexural strength by up to 30%. SEM results confirmed homogeneous distribution of GNP and CNF, whereas CNR caused agglomeration and decreased strength. TGA revealed that GNP improved thermal stability by increasing decomposition temperature, while CNF showed negligible effect. DSC indicated a decrease in glass transition temperature with all nanomaterial additives. Overall, the study demonstrates that epoxy nanocomposites reinforced with GNP and CNF exhibit enhanced flexural strength and thermal stability, making them promising candidates for aerospace applications