KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları / 2026 / Cilt: 6 Sayı: 1

Kısa Karbon Elyaf İçeriğinin Poliüretan Köpük Bazlı Kompozitlerin Mekanik ve Tribolojik Davranışları Üzerindeki Etkisi

Effect of Short Carbon Fiber Content on the Mechanical and Tribological Behaviors of Polyurethane Foam-Based Composites

Harun Çuğ(KARABÜK ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-6322-4269
Wasim Amhemed Gliza Khalıfa(Karabük Üniversitesi)0000-0003-0607-6818
Yasin Akgül(Karabük Üniversitesi)0000-0001-5643-5968
Andinet Kumella Eticha(Addis Ababa Institute of Technology)0000-0001-8401-8125
Sayfa
89–99
Yayın Tarihi
2025-04-30
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuç olarak, PU köpüğe eklenen SCFs içeriği arttıkça SCF-PU kompozitlerinin mekanik özelliklerinin azaldığı tespit edilmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışma, kırpılmış karbon elyafların (SCFs) farklı ağırlık oranlarının (%0,5, %1 ve %1,5) poliüretan köpük (PU) kompozitlerin mekanik ve tribolojik özellikleri üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Saf poliüretan (PU) köpük ve kompozitlerin (SCFs-PU) mekanik özelliklerini araştırmak için 3 nokta eğme testleri yapılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuç olarak, PU köpüğe eklenen SCFs içeriği arttıkça SCF-PU kompozitlerinin mekanik özelliklerinin azaldığı tespit edilmiştir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Eğilme modülü · Eğilme mukavemeti · Poliüretan

Özet

Bu çalışma, kırpılmış karbon elyafların (SCFs) farklı ağırlık oranlarının (%0,5, %1 ve %1,5) poliüretan köpük (PU) kompozitlerin mekanik ve tribolojik özellikleri üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Numuneler kalıba döküm yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Saf poliüretan (PU) köpük ve kompozitlerin (SCFs-PU) mekanik özelliklerini araştırmak için 3 nokta eğme testleri yapılmıştır. Ayrıca, numunelerin aşınma direnci özelliklerini değerlendirmek için 5N yük uygulanılmıştır. Bu çalışmanın sonucu, ağırlıkça %0,5 SCFs içeren PU köpük bazlı kompozitin eğilme mukavemetinin, ağırlıkça %1,5 SCF içeren numuneden yaklaşık %9,46 daha yüksek olduğunu ortaya koymaktadır. Bu nedenle, PU matrisine daha yüksek miktarda SCF eklenmesinin, SCFs-PU köpük kompozitlerinin eğilme özelliklerinde azalma ile sonuçlandığı söylenebilmektedir. Bununla birlikte, saf poliüretana ağırlıkça %1,5 SCF eklenmesi, aşınma direnci özelliğini yaklaşık %78,95 oranında iyileştirmiştir. Sonuç olarak, PU köpüğe eklenen SCFs içeriği arttıkça SCF-PU kompozitlerinin mekanik özelliklerinin azaldığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, kompozitlerin tribolojik özellikleri önemli ölçüde artmaktadır.

Abstract

This study aims to investigate the effect of different weight fractions (0.5, 1.0, and 1.5%) of short carbon fibers (SCFs) on the mechanical and tribological properties of polyurethane (PU) foam composites. The samples were fabricated using the hand lay-up method. To examine the mechanical properties of neat PU foam and composites (PU-SCF), 3-point bending tests were conducted. Moreover, a 5 N load was applied to assess the wear resistance properties of samples. The result of this study revealed that the flexural strength of PU0.5SCF composite was higher than PU1.5SCF nearly by 9.46%. Whereas, the addition of 1.5% mass fractions of SCFs onto neat PU have improved the wear resistance property by 78.95%. Moreover, the study showed that incorporating higher contents of SCFs into neat PU resulted in a direct increment in the flexural modulus of the composite. Therefore, the study confirmed that as the addition of SCFs into PU increases, the flexural strength of PU-SCF composites decreases. This was explained by the poor dispersion of SCFs into the PU matrix. However, it was also revealed that the flexural modulus and tribological properties of the composites enhanced significantly along with the increment of SCFs content.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Çuğ, H., Khalıfa, W. A. G., Akgül, Y., Eticha, A. K. (2025). Kısa Karbon Elyaf İçeriğinin Poliüretan Köpük Bazlı Kompozitlerin Mekanik ve Tribolojik Davranışları Üzerindeki Etkisi. İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, Cilt: 6 Sayı: 1, 89–99. https://doi.org/10.52795/mateca.1585307

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (30)

  1. M. Çakır, B. Berberoğlu, E-Cam Elyaf Takviyeli Epoksi Matrisli Kompozit Malzemelerin Elyaf Oranındaki Artış İle Mekanik Özelliklerindeki Değişimlerin İncelenmesi, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 5(3) 2018 734–740.
  2. S. A. Kumar, A. Lakshamankumar, K. Balasivaramareddy, B. Ramprasath, Fabrication and study on carbon fiber with epoxy and vinyl ester resins, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 402(1) 2018, 012160.
  3. S. Sulaiman, R. Yunus, N. A. Ibrahim, F. Rezaei, Effect of hardener on mechanical properties of carbon fibre reinforced phenolic resin composites, Journal of Engineering Science and Technology, 3(1) (2008) 79–86.
  4. N. Chowdhury, G. M. Faysal, T. Islam, H. Rahman, F. Yeasmin, A Study on Mechanical Properties of Carbon Fiber Reinforced Polymer Composite, 2020.
  5. A. Olszewski, P. Nowak, P. Kosmela, Lukasz Piszczyk, Characterization of Highly Filled Glass Fiber/Carbon Fiber Polyurethane Composites with the Addition of Bio-Polyol Obtained through Biomass Liquefaction, Materials, 14(6) (2021) 1391.
  6. K. Karthik, I. I. Ahmed, R. R. Renish, Experimental Investigation of Polymer Matrix for Heat Distortion Temperature Test, TechnoChem, 3(2), (2017) 243-251.
  7. M. K. Sain, P. Saraswat, A. Kumar, A. M. Vemula, Fabrication and characterization of homogenous and functionally graded glass fiber reinforced polymer composites, Materials Today: Proceedings, 66 (2022) 3602–3608.
  8. S. Jiang, Q. Li, Y. Zhao, J. Wang, M. Kang, Effect of surface silanization of carbon fiber on mechanical properties of carbon fiber reinforced polyurethane composites, Composites Science and Technology, 110 (2015) 87–94.
  9. V. Yakushin, U. Stirna, L. Bel’Kova, L. Deme, I. Sevastyanova, Properties of rigid polyurethane foams filled with milled carbon fibers, Mechanics of Composite Materials, 46(6) 2011, 679–688.
  10. S. K. Khanna, S. Gopalan, Reinforced polyurethane flexible foams, WIT Transactions on State-of-the-art in Science and Engineering, 20 (2005).
  11. A. R. Karaeva, N. V. Kazennov, V. Z. Mordkovich, S. A. Urvanov, E. A. Zhukova, Carbon Fiber-Reinforced Polyurethane Composites with Modified Carbon–Polymer Interface, in Proceedings of the Scientific-Practical Conference" Research and Development-2016" (Springer, Cham), 415–420, 2018.
  12. Y.-C. Chuang, T.-T. Li, C.-H. Huang, C.-L. Huang, C.-W. Lou, Y.-S. Chen, J.-H. Lin, Protective rigid fiber-reinforced polyurethane foam composite boards: Sound absorption, drop-weight impact and mechanical properties, Fibers and Polymers, 17(12) (2016) 2116–2123.
  13. L. Wang, W. X. Ding, Y. Sun, Effect of different fiber materials on mechanical properties of polyurethane composites, in 2015 2nd International Workshop on Materials Engineering and Computer Sciences, 406–411, (2015).
  14. T. A. Sebaey, D. K. Rajak, H. Mehboob, Internally stiffened foam-filled carbon fiber reinforced composite tubes under impact loading for energy absorption applications, Composite Structures, 255 (2021) 112910.
  15. J. Li, C. L. Cai, Friction and wear properties of carbon fiber reinforced polypropylene composites, in Advanced Materials Research (Trans Tech Publ), 284 (2011) 2380–2383.
  16. N. W. Khun, H. Zhang, L. H. Lim, C. Y. Yue, X. Hu, J. Yang, Tribological properties of short carbon fibers reinforced epoxy composites, Friction, 2(3), (2014) 226–239.
  17. G. Zhao, T. Wang, Q. Wang, Surface modification of carbon fiber and its effects on the mechanical and tribological properties of the polyurethane composites, Polymer composites, 32(11) (2011) 1726–1733.
  18. Y. Akgul, H. Ahlatci, M. E. Turan, M. A. Erden, Y. Sun, A. Kilic, Influence of carbon fiber content on bio-tribological performances of high-density polyethylene, Materials Research Express, 6(12), (2019) 125307.
  19. B. Chen, J. Wang, F. Yan, Comparative investigation on the tribological behaviors of CF/PEEK composites under sea water lubrication, Tribology International, 52 (2012) 170–177.
  20. K. Alagarraja, B. V. Ramnath, A. R. Prasad, E. Naveen, N. Ramanan, Wear behaviour of foam and fiber based sandwich composite–A review, Materials Today: Proceedings, 2021.
  21. S. Koçak, Y. Kaplan, Wear Characterization of Reinforced Polyurethane Composites Produced via Vacuum Casting, 45(6), (2021) 824–831.
  22. D. Zhang, K. Cai, J. Pan, L. J. Lee, J. M. Castro, A novel carbon nanotube nanopaper polyurethane coating for fiber reinforced composite substrates, Polymer Engineering & Sci, 61(4), 2021, 1041-1049.
  23. B. Suresha, G. Chandramohan, N. Dayananda Jawali, Siddaramaiah, Effect of short glass fiber content on three-body abrasive wear behaviour of polyurethane composites, Journal of Composite Materials, 41(22) (2007) 2701-2713.
  24. R. Ma, W. Li, M. Huang, M. Feng, X. Liu, The reinforcing effects of dendritic short carbon fibers for rigid polyurethane composites, Composites Science and Technology, 170 (2019) 128–134.
  25. Y. Akgul, Y. A. Younes Alsbaaıe, A. K. Etıcha, H. Cug, Mechanical and tribological behaviors of chopped carbon/glass fiber reinforced hybrid epoxy composites, Mechanics Of Advanced Composite Structures, 9(2), 2022, 349–358.
  26. M. A. Erden, M. F. Tasliyan, Y. Akgul, Effect of TiC, TiN, and TiCN on microstructural, mechanical and tribological Properties of PM steels, Science of Sintering, 53(4), 2021.
  27. Y. Akgül, Effect of hydrothermal carbons content on wear propertıes of polyethylene matrıx composıtes, Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A-Applied Sciences and Engineering, 23(3) (2022) 207–215.
  28. Z. Haber, On the use of polyurethane matrix carbon fiber composites for strengthening concrete structures, 2010. Electronic Theses and Dissertations, 4368, https://stars.library.ucf.edu/etd/4368
  29. Y. Akgül, M. E. Yalçın, A. K. Eticha, Effect of Chopped Carbon Fibers Amount on the Mechanical and Tribological Properties of Polyester Matrix Composite, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 11(1) (2023) 189–198.
  30. R. B. Durairaj, G. Mageshwaran, V. Sriram, Investigation on mechanical properties of glass and carbon fiber reinforced with polyester resin composite, International Journal of ChemTech Research, 9(06) (2016) 424–431.