Biyo-kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi - Özdemir, Yasin (My University, 2019)
BİYO-KOMPOZİT MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİBu çalışmada, bitkisel lifler kullanılarak üretilen biyo-kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini karşılaştırmak ve geliştirmek hedeflenmiştir. Biyo-kompozit numunelerin üretiminde takviye elemanı olarak kabak lifi ve jüt lifi kullanılmıştır. Numunelerin üretimi için matris malzemesi olarak epoksi reçine kullanılmıştır. Mekanik özellikleri inceleyebilmek ve karşılaştırabilmek için öncelikle kabak lifi takviyeli (LC) ve jüt lifi takviyeli (JC) kompozit numuneler üretilmiştir. Bu aşamada üretilen biyo-kompozitlerin mekanik davranışları üç nokta eğilme testi ile belirlenmiştir. Bitkisel lif takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için bu çalışmada hibrit kompozit üretimi yapılmış ve test edilerek hibrit olmayan numunelerin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Burada en önemli amaç farklı türdeki malzemelerin sahip oldukları üstün özellikleri bir araya getirerek uygulama alanına göre daha uygun malzeme geliştirmektir.İkinci aşamada ise; üretilen biyo kompozit numunelerin mekanik özelliklerinin karşılaştırılmasının yanı sıra darbe dirençlerinin de nasıl değiştiği incelenmiştir. Böylece hibrit kompozit yöntemi ile malzemelerin diğer malzemeye göre daha yüksek olan özelliklerinin aktarılıp aktarılmadığı incelenebilmiştir.Elde edilen sonuçlar incelendiğinde kabak lifi takviyeli biyo-kompozit malzemenin eğilme ve darbe dayanımı jüt lifi takviyeli biyo-kompozit malzemeye göre daha yüksektir. Hibrit olarak üretilen dış kısmı Jüt iç kısmı kabak lifi olan numunenin eğilme dayanımının kabak lifi takviyeli biyo-kompozit malzemeye göre % 28,5 ve jüt lifi takviyeli biyo-kompozit malzemeye göre ise % 63,3 daha fazla olduğu belirlenmiştir. Darbe dayanımının ise kabak lifi takviyeli biyo-kompozit malzemeye göre % 11,4 azalırken, jüt lifi takviyeli biyo-kompozit malzemeye göre ise % 95,3 arttığı belirlenmiştir. Bu sonuçlar dikkate alındığında jüt lifinin sahip olduğu mekanik özelliklerin ve darbe dayanımının kabak lifi ile bir araya getirilerek arttırılabileceği görülmektedir. Takviye malzemesi olarak kullanılan bütün bitkisel liflerin bu yöntemle bir araya getirilerek daha uygun maliyet ve optimum mekanik özelliklerle malzeme geliştirilerek cam lif malzemelere alternatif oluşturulabileceği değerlendirilebilir. Cam lif takviyeli malzemelerin yaygın olarak kullanıldığı havacılık, otomotiv sanayisi gibi uygulama alanlarında biyo-kompozit malzemelerin kullanımının mümkün olduğu dolayısı ile bitkisel liflerin önemli bir alternatif olabileceği öngörülmektedir.

IMPROVEMENT THE MECHANICAL PROPERTIES OF BIO-COMPOSITE MATERIALSThe purpose of this project to compare and improve of mechanical properties of bio-composite materials produced using natural fibers. Luffa fiber and jute fiber were used as reinforcement in the manufacture of bio-composite samples. Epoxy resin was used as the matrix for the production of these samples. In order to examine and compare mechanical properties, firstly, composite samples with luffa fiber reinforced (LC) and jute fiber reinforced (JC) were produced. The mechanical behavior of bio-composites produced at this stage was determined by three-point bending test.In order to improve the mechanical properties of plant fiber- consolidate composites, hybrid composites were produced and tested and compared with the conclusions of non-hybrid samples. The most important objective here is to develop more suitable material according to the field of application by combining the superior properties of distinct kinds of materials.The second stage; In addition to comparing the mechanical properties of the produced bio-composite samples, the impact resistance of the samples was investigated. Thus, it has been examined whether the properties of materials that are higher than the other materials are transferred by hybrid composite method.When the results obtained are examined, the flexural and impact strength of luffa fiber-reinforced bio-composite material is higher than that of jute fiber consolidated bio-composite material. It was identified that the bending strength of the sample, which was produced as hybrid jute inner core, was 28,5 % higher than luffa fiber-reinforced bio-composite material and 63,3 % higher than jute fiber reinforced bio-composite material. Impact resistance decreased by 11,4 % when compared to luffa fiber-reinforced bio-composite material and increased by 95,3 % compared to jute fiber reinforced bio-composite material.When these conclusions are taken into idea, it is seen that the mechanical properties and impact resistance of jute fiber can be increased by combining them with luffa fiber. It can be considered that all natural fibers used as reinforcement materials can be sectional with this method, and an alternative to glass fiber materials can be developed by developing a material with more cost-effective and optimum mechanical properties. It is envisaged that plant fibers may be an important alternative because of the usage of bio-composite materials in implementations such as aerospace, automotive industry where glass fiber reinforced materials are widely used.
Keywords: bending strength; composite material; darbe dayanımı; eğilme; elastiklik; flexural strengh; hibrit; hybrid; impact resistance; jüt fiber; jüt lifi; kabak lifi; kompozit malzeme; luffa fiber; Makine mühendisliği; Mechanical engineering