Günlük hayatta ve mühendislik uygulamalarında kullanılan malzemeler çeşitli nedenlerden dolayı hasara uğrarlar. Bu hasarların bazıları dışarıdan fark edilerek doğrudan onarılabilirken bazıları da hemen fark edilip müdahale edilemeyen hasarlardır. Onarımı zor olan bu hasarların iyileştirilebilmesi için doğadan ilham alınarak, kendi kendine iyileştirme özelliği olan malzemeler geliştirilmiştir. Kendi kendine iyileşme, hasarlı malzemenin herhangi bir insan müdahalesi olmaksızın kısmen veya tamamen kendi kendini onarma yeteneğidir. Malzemenin kendi kendini onarması için iyileştirici ajan, plastikleştirici veya ısı, ışık, nem, UV gibi farklı dış uyaranlara ihtiyaç duymaktadır. Termosetlere göre termoplastiklerin tekrarlı şekilde kullanılabilmesi mümkün olduğu için, kendi kendini iyileştirme sırasında ısı tekrar tekrar kullanılabilir. Bu özelliğinden faydalanılarak ısı ile iyileştirilen termoplastiklerin güvenirliği ve kullanım süreleri artarken, bakım maliyetlerinin azalması gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışma kapsamında polipropilen (PP) matrisli sürekli karbon fiber takviyeli kompozitler (CCF) üretilmiş ve ardından karbon fiberlerine verilen elektrik akımı ile joule etkisi sayesinde, malzemenin yüzey ve yanal çatlakları ile bir kuvvet etkisi sonucunda meydana gelen şekil değişiminin kendi kendine iyileşmesi incelenmiştir. Malzemedeki çatlakların iyileşmesi, fiberlere verilen elektrik akımı ile ısınan polimerin camsı geçiş sıcaklığının (Tg) üzerinde hareketli bağların tekrar kurulması sonucu oluşur. Plaka şeklinde oluşturulan PP/CCF kompozitlere yapay şekilde yüzey ve yanal çatlaklar oluşturulmuş, ardından joule etkisi ile kendi kendine iyileşmesi sağlanmıştır. İyileşen numunelerin mekanik değerlerini gözlemleyebilmek için hasar öncesi, hasarlı ve kendi kendine iyileşmiş numunelere üç nokta eğme testi yapılmıştır. Dışarıdan uygulanan bir kuvvet sonucu şekil bozukluğuna uğramış PP matrisli karbon fiber takviyeli kompozit malzeme ise elektrik akımının yaratmış olduğu joule etkisiyle, deformasyonun iyileşmesi için gerekli kritik sıcaklığın üzerine ısıtılmıştır. Bu sıcaklıkta moleküller arası bağların hareketiyle şekil bozukluğuna maruz kalmış yapı ilk şeklini hatırlayarak eski şekline dönmesi amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Joule etkisi, Karbon elyaf, Termoplastik Kompozit, Kendi kendine iyileşme
|
