Hibrid malzemelerin geçmişi tam olarak tanımlanamasa da eski dünyada organik ve inorganik komponentler karışımlarının varlığı bilinmektedir. Tarihsel kalıntılar binlerce yıl öncesinde inorganik pigmentler ve diğer inorganik ve organik komponentlerden hazırlanan boyaların kullanıldığını göstermektedir. Yani, hibrid malzemeler ve hatta nanoteknoloji, 20. yüzyılın sonu ile 21. yüzyılın başlarında geliştirilmeye başlanan bir buluş olmaktan çok, yüzyıllardır var olan teknolojilerdir denebilir. Bilim adamlarının bu konulara eğilmeleri özellikle yeni fiziko-kimyasal karakterizasyon metotlarının devreye girmesiyle başlamıştır.
Hibrid malzemeler moleküler boyutlarda organik ve inorganik komponentlerden oluşur. Malzeme bilimcilerinin olası hibrid yapılara odaklanması, geçmişine bakıldığında, biyomineralizasyon çalışmalarıyla başlamıştır; böylece, “biyomimetizm” olarak adlandırılan yeni bir dizayn stratejisi doğmuştur.
Molluks (yumuşakça) kabukları, kemikler, odun, canlı organizmalar tarafından yapılan pek çok malzemede organik ve inorganik komponentler bir arada bulunur. Biyolojik makromoleküller protein ve mineral fazların her seviyedeki (nano skaladan başlayarak makroskopik skalaya kadar) özel bir karışımıdır; veya kompozitidir. Örneğin sedef, organik protein tabakalarla kalsyum karbonat kristal tabakalardan oluşan bir sandviç malzemedir. Kemikte kollajen fiberler matris fazdır; takviye malzeme ise küçük, çubuk şeklindeki hidroksiapatittir. Hidroksiapatit [Ca10(HPO4)6 (OH)2] kalsyum fosfat bazlı inorganik bir maddedir. Burada doğa, küçük boyutlardaki takviye fazların matrisle ilişkisini gösteren bir model sunmuştur. MMC’ler ve CMC’ler çoğu kez küçük takviye fazlar (SiC gibi) içeren mimetik dizaynlardır.
Organik polimerlerde (kauçuk gibi) dolgu malzeme olarak inorganik malzemeler kullanılırken inorganik ve organik malzemeler karışımları uygulamaya alınmıştır. İnorganik-organik hibridlerin üretimi kolay olduğundan malzeme kimyasının çeşitli dallarında uygulanır.
Birbirlerine benzemeyen malzemelerin herhangi bir kombinasyonu bir hibrid olarak düşünülebilir. Klasik bir örnek bir metal veya balpeteği veya sert bir plastik köpüğün (göbek), bazı yüksek performans FRP (fiber takviyeli polimer) ince kabuklara bağlanmasıyla elde edilen yapısal malzemedir. Kabuklar yüksek yüzey gerilim ve sıkıştırma yükünü taşırlar; göbek hafiftir, yapısal kararlılığı sağlar. Diğer bir örnek olarak fiber takviyeli reçine laminatlarla aluminyum levhaların kombinasyonu gösterilebilir.
Hibrid Etkisi
Pozitif ve negatif hibrid etkisi, hibrid karışma kuralından pozitif veya negatif sapma olarak tanımlanır. Hibrid etkisi terimi genellikle iki veya daha fazla tipte fiber içeren bir kompozitin özelliklerinde gözlenen sinerjetik bir gelişme için kullanılır. Örneğin, Hibrid kenaf/cam fiber/polipropilen kompozitin (toplam fiber yüklemesi %40) stiffness-cam fiber eğrisinde, %87.5 cam fiber miktarına kadar negatif, bu değerin üzerindeki miktarlar için ise pozitif hibrid etkisi görülmektedir (Şekil-2).
Şekil-2: Pozitif ve negatif hibrid etkisi
Karışma Kuralı: Bir kompozitin içerdiği matris ve dispers fazın hacim ağırlığı ortalamasına bağlı olarak özelliğini değerlendirme metodudur. Değerlendirmede yoğunluk, termal genleşme katsayısı, elastiklik modülü, kayma modülü, Poisson’s oranı ve gerilme kuvveti testleri dikkate alınır (yoğunluk dışındaki ölçmeler boylamasına veya fiber boyunca, ve enlemesine veya fibere dik yönde yapılır). Fiberlerin etkinliğinin, izogerilim atında kompozitin modülünü yükseltmede çok az olduğunu gösteren eşitlik de ‘Ters (inverse) Karışma Kuralı’ olarak tanımlanır.
E: elastik modül, Vf: dispers fazın hacmi / toplam hacim, Vm: matris hacmi / toplam hacim, alt indisler m ve f, matris ve dispers malzemeleri gösterir.
Hibrid etki çeşitli şekillerde açıklanabilir.
Sinerjetik Kuvvetlendirme: Hibrid kuvveti karışma kuralının dışına çıkar ve genellikle “sinerjestik kuvvetlenme” olarak tanımlanır.
Böyle bir durumda, örneğin:
· Yüksek modüllü fiberlerin düşük gevşeme (strain), düşük modüllü fiberlerin yüksek gevşeme göstermelerine karşın, hibridde biraraya geldiklerinde çökmedeki gevşeme değerleri birbirleriyle kıyaslanabilir seviyelere ulaşır.
· Düşük uzamalı fiberlerin çökme gevşemesi yükseltilebilir; bunun için tek tek oluşan kritik fiber kırıklar kompozit içinde muntazam olarak dağıtılarak izole edilir.
Diğer bir örnek olarak karbon ve cam fiberler içeren hibrid kompozitler gösterilebilir. Karbon fiber ısıtıldığında daralırken, cam fiber genişler. Kürleme sıcaklığında fiber-matris bağı oluşursa ortam sıcaklığına soğutulduğunda karbon genleşmeye, cam daralmaya çalışır, ancak matris tarafından engellenir.
Hibridizasyonun amacı, geleneksel kompozit malzemelerde elde edilemeyen interlaminar dayanıklılığa (toughness) karşı bir direnç yükseltilmesidir. Kompozit yapısında hibrid malzemeler çeşitli oryantasyonlarda kullanılabilir.
Epoksi reçine ve cam/karbon fiberlerle (levhalar) hazırlanan açılı-tabakalı laminatların mekanik özelliklerinin hibrid etkisiyle nasıl değiştiği aşağıdaki örnekle açıklanmıştır.
E-cam fiberler ve karbon fiberlerden (aynı çapta, 0.25 mm) iki-yönlü dokuma bezler (cloth) hazırlanır (kalınlığı ~0.3 mm); bunlar, istenilen kalınlıkta yapının oluşması için tabaka tabaka istiflenir. Laminat açılı-tabakalı kompozit şeklinde hazırlanır. Tabakaların yerleşim konumları:
· 00/900 için cam fiber 900, karbon fiber 00
· 600/300 için cam fiber 600, karbon fiber 300
· 450 için cam + 450, karbon-450
10 tabakalı dokuma karbon/cam hibrid kompozitlerin kopmada uzama (%) ve gerilme modülü (GPa) değerleri Tablo-1’de verilmiştir. Tabloda görüldüğü gibi tabakaların 00/900 oriyantasyonda yerleştirilmesi durumunda en yüksek mekanik özellikler elde edilmiştir. Karbon cam fiberlere kıyasla daha kırılgan olduğundan karbon fiberlerin cam fiberlerden daha fazla tahrip olduğu, ±450 ve 300/600 oryantasyondaki tahribatın önemsiz olduğu gözlenmiştir. Mekanik testlerde sonra yapılan çatlak veya kırık (fractured) yüzey SEM analizler Şekil-3’de verilmiştir.
İstifleme sekansı
|
Kopmada uzama, %
|
Gerilme modülü, GPa
|
00/900
|
1.33
|
36.056
|
±450
|
1.05
|
11.376
|
600/300
|
0.86
|
13.633
|
Tablo-2: Hibrid Malzemelerin Yapı ve Kompozisyonlarının
Farklı Olasılıkları
Farklı Olasılıkları
Matris
|
kristalin ↔ amorf
|
organik ↔ inorganik
| |
Yapı blokları
|
moleküller ↔ makromoleküller ↔ partiküller ↔ fiberler
|
Komponentler arasındaki etkileşim
|
kuvvetli ↔ zayıf
|
Şekil-3: Mekanik testlerde sonra çatlak veya kırık (fractured) yüzeylerin
SEM görünümleri
Hibrid Malzemeler ve Nanokompozitler
“Hibrid malzeme” terimi geniş bir malzeme aralığını kapsayan pek çok farklı sistem için kullanılır; örneğin, yüksek kristalin yapılı koordinasyon polimerler, amorf sol-jel bileşikler, inorganik ve organik üniteler arasında etkileşimli veya etkileşimsiz malzemeler gibi (Tablo-2). En geniş anlamda tanımlandığında, bir hibrid malzeme, moleküler skalada karıştırılmış iki pay (veya parça) içeren bir malzemedir. Genellikle bunlardan biri inorganik, diğeri organik yapıdadır. İnorganik ve organik kısımların bağlanmasındaki olası etkileşimlere göre hibrid malzemeler iki grup altında toplanır:
· Sınıf I Hibrid Malzemeler: İki faz arasında zayıf etkileşimler bulunur; van der Waals, hidrojen bağları veya zayıf elektrostatik etkileşimler gibi.
· Sınıf II Hibrid Malzemeler: Komponentler arasında kuvvetli kimyasal bağların olduğu hibrid malzemeler.
Kimyasal etkileşimlerin kuvveti kademeli olarak değiştiğinden zayıf ve kuvvetli etkileşimler arasında kararlı bir geçiş vardır; örneğin, zayıf koordinatif bağlardan daha kuvvetli hidrojen bağları olabilir. Bağlanma enerjisine göre farklı kimyasal etkileşimlerin sınıflandırılması Tablo-3’de gösterilmiştir.
İnorganik ve organik bloklar arasında kuvvetli etkileşimler olmaması durumunda “blend”ler (harman veya karışım) oluşur. Tipik bir örnek olarak organik polimerlerle inorganik clusterler (kümeler) veya partiküller arasındaki kuvvetli (kovalent) etkileşim gösterilebilir (Şekil-5a). Bir inorganik ve organik ağ yapının kuvvetli kimyasal etkileşim olmaksızın ilişkilenmesi “interpenetrating ağ yapı (IPN)” olarak tanımlanır (Şekil-5b); örneğin, bir organik polimerde bir sol-jel malzemenin oluşması gibi. Bu iki örnek de sınıf-I hibridlere girer. Sınıf-II hibridler farklı inorganik yapı malzemelerinin (clusterler gibi) organik polimerlere kovalent bağlarla bağlanmasıyla (Şekil-5c) veya organik polimerlerin birbirleriyle kovalent bağlar oluşturmasıyla meydana gelir (Şekil-5d).
Şekil-4: Hibrid malzemeler ve relatif kuvvetlerine uygulanan tipik etkileşimler
Etkileşim tipi
|
Kuvvet, kJ/mol
|
Aralık
|
Karakter
|
van der Waals
|
50
|
kısa
|
seçici değil, yönsüz
|
H – bağı
|
5-65
|
kısa
|
seçici, yönlü
|
Koordinasyon bağı
|
50-200
|
kısa
|
yönlü
|
İyonik
|
50-250*
|
uzun
|
seçici değil
|
Kovalent
|
350
|
kısa
|
genellikle irreversibıl
|
* Solvent ve iyon çözeltiye bağlıdır; veriler organik ortam içindir.
Şekil-6: İnorganik-organik nanokompozitlerin hazırlanmasında organik bir matrise yerleştirilebilen bazı inorganik yapı blokları; (a) nanopartiküller, (b) makromoleküller, (c) nanotüpler, (d) tabakalı malzemeler
İnorganik-organik hibrid malzemeler ve inorganik-organik nanokompozitler arasında kesin bir sınır olmadığı söylenebilir. Organik veya inorganik yapısal ünitelerden birinin boyutunun 1–100 nm aralığında olması halinde “nanokompozit” terimi kullanılmaktadır; hibrid malzemeler ve nanokompozitler arasında kademeli geçiş olduğu söylenebilir. Çünkü, hibrid malzemelerde kullanılan büyük yapı blokları (inorganik clusterler gibi) nanometre skalada da yapılabilir. Nanokompozitlerde kullanılabilen nanopartiküller, nanoçubuklar ve kil mineralleri galerileri tipik inorganik ünitelerdir (Şekil-6).
Tek Bir Malzemede İnorganik / Organik Komponentler
Tek bir matris içinde iki veya daha fazla tür fiberin bir araya getirildiği kompozitler “hibrid”, veya “hibrid kompozit” olarak tanımlanır. Hibrid fiber kompozitler iki veya daha fazla farklı doğal fiber veya doğal ve sentetik fiberler karışımı içerebilir.
İnorganik-organik hibridlerin en görünür avantajı inorganik ve organik maddelerin ayrı ayrı özelliklerinin tek bir malzemede biraraya getirilmesidir (Tablo-4). Bunun için pek çok olası kombinasyon bulunduğundan alan çok geniştir. Bu alandaki diğer bir itici güç de multifonksiyonel malzemelere olan taleplerdir. Örneğin, spesifik optik, elektronik veya magnetik özelliklerdeki inorganik clusterler veya nanopartiküllerin organik polimer matrislerde biraraya getirilmesi gibi. Şekil-7’de, inorganik ve organik ağ yapının bir arada oluşturulması şematik olarak gösterilmiştir.
Özellik
|
Organikler (Polimerler)
|
İnorganikler (SiO2, TMO*)
|
Bağlanma şekli
|
kovalent (C – C), van der Wall’s, H-bağı
|
iyonik veya iyono-kovalent (M – O)
|
Tg
|
düşük (-120 0C’den 200 0C’ye)
|
Yüksek (>> 200 0C)
|
Termal stabilite
|
düşük (<350 0C-450 0C)
|
Yüksek (>> 100 0C)
|
Yoğunluk
|
0.9-1.2
|
2.0-4.0
|
Refraktif indeks
|
1.2-1.6
|
1.15-2.7
|
Mekanik özellikler
|
elastiklik, plastiklik, kauçuksu (Tg’ye göre)
|
sertlik, kuvvet, kırılganlık
|
Geçirgenlik
|
hidrofobik ±gaz geçirgen
|
düşük gaz geçirgenlik
|
Elektronik özellikler
|
İletkenlere yalıtkan, redoks özellikler
|
yarıiletkenlere yalıtkan, (SiO2, TMO), redoks özellikler (TMO), magnetik özellikler
|
İşlenebilirlik
|
yüksek (kalıplama, dökme, film formasyon, viskozite kontrolü)
|
tozlar için düşük, sol-jel kaplama için yüksek
|
*TMO: geçiş (transition) metal oksitler
Şekil-8: Grafit nanoplateletlerle tipik bir hibrid nano / mikro kompozit prosesi
Hibrid malzemelerin özellikleri moleküler skaladaki kompozisyonun modifikasyonuyla önemli derecede değişir. Örneğin, malzemenin hidrofobik özelliğinin yüksek olması istendiğinde, hidrofobik moleküler komponentlerin miktarı artırılır. Sol-jel malzemelerde bu yöntem oldukça başarılıdır. Kısmen veya tamamen fluorlanmış moleküllerin bulunması durumunda hidrofobik ve litofobik malzemeler elde edilebilir. Dayanıklılık (toughness) ve çizilmeye direnç gibi mekanik özellikler polimer matrise sert inorganik nanopartiküller ilavesiyle sağlanır.
Hibrid Nano / Mikro Kompozitler: Konvensiyonal yapısal kompozitlerden polimer matris kompozitler, polimerik bir matrisin, örneğin sürekli cam veya karbon fiberlerle takviye edilmesiyle hazırlanır. Performans özellikleri genellikle iyidir; ancak polimerik matris nedeniyle bazı zayıf noktalar vardır (Şekil-8). Matrisin etkin olduğu mekanik özellikler (düzlem içi ve interlaminar shear özellikleri ve sıkıştırma kuvveti gibi), fiberlerin etkin olduğu özelliklerden daha düşüktür. Bu özellikler matrise nanopartiküller, nanolevhalar veya nanotüpler ilavesiyle geliştirilebilir. Bu amaçlarla özel proses metotları geliştirilmiştir ve araştırmalara devam edilmektedir.
Hibrid kompozitler, içerdiği her bir komponentin avantaj ve dezavantajlarını olumlu yönde dengeleyici bir davranış sergiler. Malzeme dizaynının doğru yapılmasıyla fiberler istenmeyen bir özelliği aralarında giderirler. Hibrid kompozitin özellikleri fiberlerin miktarına, her tip fiberin uzunluğuna, oriyantasyonuna, fiberlerin karışabilmelerine, fiber-matris bağlanmasına bağlıdır. Kuvveti her fiberin gevşeme (strain) çökmesine göre değişir; fiberlerin gevşemelerinin yüksek seviyede uyumlu olması istenir.
İki komponentten oluşan bir hibrid sistemin özellikleri karışma kuralıyla tarif edilebilir.
PH = P1 V1 + P2 V2
PH hibridin, P1 birinci sistemin, P2 de ikinci sistemin özellikleridir; V1ve V2 birinci ve ikinci sistemin relatif hibrid hacim fraksiyonlarıdır.
V1 + V2 = 1
Pozitif veya negatif hibrid etki, bazı mekanik özelliklerin karışma kuralından pozitif veya negatif sapması olarak tanımlanır. Hibrid etkisi terimi, iki veya daha fazla tipte fiber içeren bir kompozitin özelliklerindeki görünür sinerjetik gelişmişliği tanımlamak için kullanılmaktadır. Hibrid kompozitlerin dizaynında üretilmesinde en önemli konu uygun fiberlerin seçimi ve bunların özelliklerinin seviyelerini saptanmasıdır. Hibrid kompozitlerin başarısı fiber / matris sisteminin kimyasal, mekanik ve fiziksel kararlığına bağlıdır.
Cam, karbon ve boron gibi konvansiyonel fiberler oldukça pahalıdır ve genellikle havacılık endüstrisinde kullanılır. Bu nedenle de hibrid fiber bazlı polimer kompozitlerde doğal fiber takviye malzemelerin kullanılmasına yönelik çeşitli araştırmalar yapılmış ve yapılmaya devam edilmektedir. Aşağıda bazı tipik örnekler verilmiştir.
Hibrid biyokompozitler bir matriste, iki veya daha fazla sentetik fiber/doğal fiber, ve doğal fiber/doğal fiberin bir araya getirilmesiyle dizayn edilir. Cam fiberle hibridizasyon doğal fiber kompozitlerin mekanik özelliklerini geliştirir.
Palm fiber/cam fiber takviyeli epoksi reçinelerin gerilme ve darbe özellikleri incelendiğinde, palm fiberlerin cam fiberlerle hibridizasyonu malzemenin gerilme kuvvetinin, Young’s modülünü ve kopmada uzama özelliklerini yükseltir.
Fenol formaldehit (PF) kompozitlerin gerilme, bükülme ve darbe özelliklerine cam fiber ve OPEFB fiberin (Şekil-10) hibrid etkisi incelenmiştir; Şekil-9’da kompozitin izod darbe değerlerinin fiberlerin hacim fraksiyonuyla değişimi görülmektedir. Az miktarda cam fiber ilave edildiğinde OPEFB/PF kompozitin darbe performansındaki artış %100’den daha fazladır. Hibrid kompozitte gözlenen en yüksek darbe kuvveti, kompozitin 0.74 (hacim fraksiyonu) OPEFB fiber içerdiği bileşimde gerçekleşmiştir; bu değer cam/PF kompozitlerin değerinden daha yüksektir. Fiberler, kompozitlerin darbe direncinde önemli rol oynar; matriste kırılma oluşumunu kontrol ettiği gibi gerilim transfer ortamı olarak da işlev yapar.
Şekil-9: Cam/ OPEFB /PF (fenol formaldehit reçine) hibrid kompozitlerin darbe (impact) özelliklerinin, cam ve OPEFB fiberlerin relatif hacim fraksiyonuyla değişimi
Şekil-10: Palmiye ağacı, OPEFB (oil palm empty fruit bunch) ve OPEFB fiberler
|
Örnek
|
Su Absorbsiyonu, %
|
|
|
Nonhibrid kompozit
(coir-poliester)
|
Hibrid kompozit (coir / cam
poliester)
|
|
|
İşlemlenmemiş
|
8.53
|
5.19
|
|
Alkali işlemli (%5)
|
4.99
|
3.15
|
|
PMMA graftlı (%5)
|
3.98
|
2.66
|
|
PAN graftlı (%10)
|
4.12
|
3.0
|
|
Siyanoetillendirilmiş
|
3.6
|
3.2
|
|
Ağartılmış
|
5.8
|
3.7
|
Sentetik bir fiberle hibridizasyon kompozitin su absorbsiyonu düşürür. Örneğin, sisal/cam, ananas/cam, coir/cam fiber takviyeli poliester kompozitler üzerinde yapılan çalışmalarda su absorbsiyonunun hibrid olmayan (nonhibrid) eşdeğerlerinde daha az olduğu saptanmıştır. Tipi bir örnek cam fiber (%7 ağ.)/doğal fiber (%13ağ.) içeren hibrid kompozitle, non-hibrid kompozitin (%20 ağ. doğal fiber) su absorbsiyon (%) değerleri incelendiğinde (Tablo-5), hibrid kompozitte daha düşük değerler elde edildiği görülür.
İlginç bir çalışmada, ipek fabrik takviyeli epoksi matrise relatif olarak az miktarda cam fabrik ilave edildiğinde oluşan hibrid kompozitin mekanik özelliklerinin geliştiği saptanmıştır; takviye malzemenin ağırlık fraksiyonunun artmasıyla özelliklerdeki yükselme de artmaktadır. Elde edilen hibrid kompozitin su tutma özelliği, hibridize olmamış kompozite kıyasla daha düşüktür.
Ananas (PALF)/cam fiber kompozitlerin termofiziksel özelliklerinin fiber yüklemesi ve kimyasal işlemlemelere göre nasıl değiştiği üzerinde yapılan çalışmalar, kimyasal işlemlemeden geçirilen fiberlerin kompozitin termal temas direncini düşürdüğünü göstermiştir. Doğal fiberin cam fiberle hibridizasyonu kompozitin ısı transport yeteneğini yükseltir. Bu durum Tablo-6’da verilen PALF/cam hibrid kompozitlerin termofiziksel ve yoğunluk değerlerinde görülmektedir; cam fiber hacim fraksiyonunun artmasıyla termal difüzivite ve yoğunluk değerleri de artmaktadır. Gerçekte cam fiberin termal iletkenliği, difüzivitesi ve yoğunluğu, PALF fibere kıyasla daha yüksektir.
Vf
|
TC, W/(m.K)
|
TD, m2/(s.107)
| |
PALF
|
0.4
|
0.184 ± 0.003
|
1.60 + 0.25
|
PALF + Cam fiber
|
0.36 + 0.04
|
0.198 ± 0.002
|
1.64 + 0.20
|
PALF + Cam fiber
|
0.20 + 0.20
|
0.216 ± 0.003
|
1,68 + 0.20
|
Cam fiber
|
0.40
|
0.277 ± 0.003
|
2.14 + 0.24
|
Spesifik ısı, J/(kg.K)
|
Yoğunluk, kg/m3
| |
PALF
|
979 + 155
|
1175 + 155
|
PALF + Cam fiber
|
972 + 121
|
1243 + 121
|
PALF + Cam fiber
|
925 + 113
|
1390 + 113
|
Cam fiber
|
798 + 92
|
1622 + 92
|
Vf: hacim fraksiyonu, TC: termal iletkenlik, TD: termal difüzivite
b. Biyofiber- Biyofiber Kompozitler
Diğer bir hibrid kompozit türü bir matriste iki doğal fiberin bulunduğu sistemlerdir. Kısa rastgele oriyente muz ve sisal hibrid fiber takviyeli poliester kompozitlerin mekanik performansı İki fiberin relatif hacim fraksiyonuna göre incelenmiştir; fiberlerden muz kabuk, sisal göbek malzeme olarak kullanılmıştır (Şekil-11). İki fiberin relatif hacim fraksiyonunun değişmesiyle bükülgenlik kuvvetinde ve bükülgenlik modülünde pozitif hibrid etkisi gözlenir.
Kısa rastgele oriyente muz ve sisal hibrid fiber takviyeli poliester hibrid kompozitlerin mekanik performansları, fiber yüklemesi sabit (Vf = 40) olan muz (kabuk) ve sisal (göbek) içeren referans bir malzemeye göre kıyaslandığında, hibrid kompozitin bükülme kuvveti (Şekil-11) ve bükülme modülünde pozitif bir hibrid etki olduğu saptanmıştır.
İki fiberin relatif hacim fraksiyonu değiştiğinde kompozitin gerilme kuvvetinde de pozitif hibrid etkisi olduğu. muz/sisal oranı 4/1 olduğunda kompozitin maksimum gerilme kuvvetine ulaştığı görülmüştür. Muz ve sisal oranı 3/1 olduğunda kompozitteki fiber ve matris arasındaki gerilim transferi maksimuma ulaşır. Ayrıca, depolama modülün, kompozitin camsı geçiş sıcaklığının üstünde fiber hacim fraksiyonuyla artar.
Şekil-11: Fiber hacim fraksiyonuyla bükülgenlik kuvvetinin değişmesi
Diğer bir örnek, jüt ve palm oil fiber bazlı hibrid kompozitlerdir (epoksi matris); gelişmiş fiber/matris arayüz bağlanma nedeniyle gerilme ve dinamik mekanik özelliklerin yükseldiği saptanmıştır. Diğer örnekler arasında cam/jüt takviyeli hibrid kompozitler, dokuma jüt ve jüt-cam fabrik takviyeli poliester hibrid kompozitler sayılabilir. Jüt fabriklerin çeşitli ve farklı kimyasal maddelerle modifiye edilmesiyle hibrid kompozitin performans karakterleri yükseltilir. Tüm özellikleri yönünden kıyaslandığında, her iki uçta cam tabakaların (ply) bulunduğu hibrid laminatların daha yüksek performansa sahip oldukları gözlenmiştir. Hibrid fiber bazlı polimer kompozitler üzerindeki araştırmalara daha pek çok örnek gösterilebilir.
Ko-ekstruded (göbek-kabuk yapı) doğal fiber takviyeli polimer kompozitler (NFPC) çok gelişmiş performans özelliklere sahiptir. Ko-ekstruzyon teknoloji en gelişmiş polimer teknolojilerden biridir; çok tabakalı ve çok yüksek “tunable (ayarlanabilir)” son ürün elde edilmesine olanak veren bir prosestir. Bir göbek-kabuk (core-shell) yapı odun (wood)-polimer (WPC) kompozit sistemde kabuk tabaka dolgusuz veya dolgulu (mineraller veya doğal fiberler ve diğer katkılar) termoplastiktir ve kompozitin özelliklerini geliştirmede kritik bir rol oynar.
Dolgulu termoplastiklerin, göbek-kılıf yapılı ko-ekstruded NFPC üretiminde kılıf tabaka olarak kullanımı çok yaygındır. Örneğin, WPC göbek üzerindeki saf yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) veya saf polipropilen (PP) kılıf içeren kompozitin nem absorbsiyonu, ko-ekstruded olmayan doğal fiberli polimer kompozite (NFPC) kıyasla daha düşüktür; ancak düşük modüllü ve yüksek termal genleşmeli kabuk plastikler kullanımı kompozitin modül ve termal stabilitesini negatif yönde etkiler.
