Biraz Isı, Kompozitlerin İyileşmesine Yardımcı Oluyor
Fotoğraf : Kendini Onaran Cam Elyaf Takviyeli Kompozit
Elyaf takviyeli polimer kompozitler(FRPC), havacılık ve otomotiv endüstrilerinde hafif yapısal bileşenler olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır. Fakat bu materyallerin darbeye ve yorulma hasarına karşı hassaslığı bir dezavantajdır. Bu sorunun üstesinden gelmek için, kendini onarabilen FRPC’ler cazip bir seçenektir. Şimdiye kadar, kendi kendini onaran FPRC’ler zayıf mekanik özelliklere sahipti ya da yüksek onarım sıcaklıkları gerektiriyordu veya ikisinin kombinasyonuydu.
Şu an Hollanda’daki Delft Teknik Üniversitesi’nden ve İsviçre’deki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü(EPFL)’den araştırmacılar, geleneksel araçlarla üretilebilen rekabetçi mekanik özelliklere sahip kendini onaran bir kompozit tasarladılar. [Post et al., Composites Science and Technology 152 (2017) 85-91].
Delft Teknik Üniversitesi’nden Santiago J. Garcia “İlk defa, mevcut elyaf kompozit üretim proseslerinde kullanılabilen ve ılıman sıcaklıklarda onarılabilen kompozitler için kendinden iyileşebilir bir termoset polimer geliştirdik.” dedi.
Bu kompozit, bir cam elyafla güçlendirilmiş disülfid grupları içeren organik-inorganik epoksi termoset esaslıdır. Disülfid gruplarının ilave edilmesi kompozitin hem tersinir hem de tersinmez kovalent bağlar içermesi anlamına gelmektedir.
Kompozit tekrarlanan bükülme, kırılma veya düşük hız darbesine maruz kaldığında, 70-85 ° C nispeten hafif sıcaklıklarda kısa bir ısı muamelesi hasarı iyileştirir.
Fotoğraf : Darbenin neden olduğu delaminasyonun iyileşmesine bir örnek
Bu sıcaklıklarda, tersinmez bağlar kompozitin yapısal ve mekanik bütünlüğünü muhafaza ederken, tersinir kovalent bağlar çatlakların tamirine ve katmanların ayrılmasına izin vermek için açılır. Matris materyali herhangi bir çatlak içine akmak ve kısmen doldurmak için ortaya çıkar. Üstelik, kompozitin mekanik özelliklerinde çok az bozulma ile, çoklu hasarlar tekrar eden ısıl işlemlerle onarılabilir.
Garcia “Bu kompozit hasardan sonra orijinal özelliklerini yeniden kazanabilir.” diyerek açıklıyor. “Bu, takviye edici elyaflara verilen zararın mütevazı bir seviyede olması koşuluyla, onarılabilir elyaf kompozitlerin kolay üretim ve gelişimi için birçok kez iyileşme olanağı sağlar.
İyileşme süreci çatlakların ve delaminasyonun (katmanlara ayrışma) eski haline getirebilirken, kırılan lifleri tamir edemez. Buna ek olarak, kendi kendilerini onarırken bu yaklaşım hasar gören yüzeye bir miktar baskı uygulanmasını gerektirir.
Garcia “Gerçek uygulama aşamasına henüz gelmedik.” sözleriyler itiraf ediyor. “Bu, konseptin ilk ispatı olan malzeme olduğundan gelişmeye açık bir durumdadır.”
Yine de, bu kompozit; geleneksel elyaf kompozit işleme aletleri ile üretilen ticari epoksilerle karşılaştırılabilir mekanik özelliklere sahip ve ılıman sıcaklıklarda kendini onarabilen türünün ilkidir.
Garcia, “Kompozit malzemelerin elle yapılan onarımın zor veya imkânsız olduğu hafif yapılar gerektiren uygulamalarda veya imalat sürecinde değerli olabileceğine inanıyoruz” diye belirtiyor.
Araştırmacılar, polimer matrisinin kimyasının geliştirilmesinin bugünkü sınırlamalarını aşacağından eminler.
Kaynak : materialstoday.com
