Fiber takviyeli polimer kompozit malzemelerin elektromanyetik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Uçak yapılarındaki kullanım oranı gün geçtikçe artan kompozit malzemeler, havacılık endüstrisi için büyük avantaj sağlayan hafiflik ve dayanıklılık gibi birçok özelliğe sahiptir. Kompozitler bu özelliklere sahip olmalarına rağmen elektriksel iletkenlikleri düşüktür. Bir kompozit çeşidi olan FRP kompozitler de sahip olduğu yüksek mukavemet, hafiflik ve korozyona dayanıklılık özellikleri nedeniyle uçak yapısında sıkça kullanılan kompozitlerdir. Bu çalışmada, uçakların farklı bölgelerinde kullanılan FRP kompozitlerin, üzerine uygulanan uçak boyasına nanoparçacık modifiye edilerek FRP kompozitlerin elektriksel iletkenliklerini arttırmak ve aynı zamanda bu kompozitlerin radome kısmında kullanıldığı da göz önünde bulundurularak elektromanyetik geçirgenliklerini stabil tutmak veya arttırmak amaçlanmıştır. İlk olarak FRP kompozitlerin yüzeyine uygulanan uçak boyasına farklı oranlarda Grafen ve Çift Duvarlı Karbon Nanotüp (Double Walled Carbon Nanotube - DWCNT)) gibi iletken nanoparçacıklar takviye edilerek FRP kompozit numunelerinin yüzeyleri boyanmıştır. Elektriksel direnç ölçümleri yapılarak iletkenlikleri hesaplanmıştır. Bir Network Analizör ile numunelerin S parametreleri ölçülerek elektromanyetik özellikleri incelenmiştir. Elektriksel iletkenlik ile ilgili ANSYS programında yapılan simülasyon sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Farklı ve değişik oranda nanoparçacık katkılı boya ile boyanmış numunelerin yüzey morfolojisi ve iletkenlik değişimlerine bağlı olarak temas (kontak) açısı değişimlerini belirlemek amacıyla temas açısı ölçümleri alınmıştır. Son olarak numunelerin yüzey analizlerini yapmak için FTIR-ATR cihazı ile ölçümler alınmıştır.

Composite materials, the usage rate of which is increasing day by day in aircraft structures, has many features such as lightness and durability, which provide great advantages for the aviation industry. Although composites have these properties, their electrical conductivity is low. FRP composites, which are a type of composite, are also frequently used in aircraft construction due to their high strength, lightness and corrosion resistance properties. In this study, it is aimed to increase the electrical conductivity of FRP composites used in different parts of the aircraft by modifying nanoparticles to the aircraft paint applied on them, and to stabilize or increase the electromagnetic permeability of these composites, considering that these composites are also used in the radome part. First, the surfaces of the FRP composite samples were painted by reinforcing conductive nanoparticles such as Graphene and Double Walled Carbon Nanotube (DWCNT) at different ratios to the aircraft paint applied to the surface of the FRP composites. Electrical resistance measurements were made and their conductivity was calculated. Electromagnetic properties were investigated by measuring the S parameters of the samples with a Network Analyzer. The simulation results in the ANSYS program on electrical conductivity were compared with the experimental results. Contact angle measurements were taken in order to determine the contact (contact) angle changes depending on the surface morphology and conductivity changes of the samples painted with different and varying amounts of nanoparticle doped paint. Finally, measurements were taken with the FTIR-ATR instrument to make surface analysis of the samples.