CFRP kompozit malzemelerin elektriksel ve termal davranışlarının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, çok duvarlı karbon nanotüp takviyesinin tek doğrultulu karbon elyaf takviyeli plastik (CFRP) bir malzeme olan T800/M21 karbon fiber/epoksi kompozit malzemesinin elektriksel ve termal özellikleri üzerine etkisi deneysel ve nümerik olarak araştırılmıştır. Karbon nanotüp ilavesiz ve ilaveli kompozit malzemelerin fiber doğrultusunda, fibere dik doğrultuda ve kalınlık doğrultusunda elektriksel iletkenlikleri ölçülmüş, malzemenin elektriksel iletkenliğindeki değişim incelenmiştir. Karbon nanotüp ilavesinin elektriksel iletkenliği tüm doğrultularda arttırdığı görülmüştür. Kompozit malzemelerin termal davranışlarının araştırılması için numunelere; DSC (Differential scanning calorimetry) ve TG (Thermogravimetric analysis) analizleri uygulanmıştır. Daha sonra numunelerin termal iletkenliği, spesifik ısıları ve termal genleşme katsayıları da belirlenerek karbon nanotüp takviyesiz ve takviyeli tüm numuneler için detaylı bir termal analiz çalışması yapılmıştır. Bulunan sonuçlarda takviyenin termal özelliklere olumlu ve olumsuz etkileri görülmüştür. Son olarak Abaqus 6.14 sonlu elemanlar analiz programı ile, T800/M21 karbon fiber/epoksi kompozit malzemesinin elektiriksel ve termal iletkenlikleri üzerine çalışmalar yapılarak çeşitli modeller önerilmiştir.

In this study, the effect of multi-walled carbon nanotube reinforcement on electrical and thermal properties of T800/M21 carbon fiber/epoxy composite material which is a carbon fiber reinforced plastic material is studied experimentally. The electrical conductivity of the composite materials with/without carbon nanotube is measured in the fiber direction, perpendicular to fiber direction and thickness direction and then the changes occurred in the electrical conductivity of the composite materials are investigated. It is found that the addition of carbon nanotube increases the electrical conductivity in all directions. In order to investigate thermal behavior of the composite materials, DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TGA (Thermogravimetric Analysis) analyses are performed on the specimens. Later, the detailed thermal analysis is conducted for with/without carbon nanotube reinforced material to obtain the thermal conductivity, specific heat and thermal expansion coefficient of samples, In the results, it is seen that the carbon nanotube reinforcement has both positive and negative effects on the thermal properties. Finally, various models have been proposed by studying the electrical and thermal conductivities of T800 / M21 carbon fiber/epoxy composites with Abaqus 6.14 finite element analysis program.