Composites
114 theses under this subject heading
Çimento esaslı kompozitlerde piezoelektrik malzemelerin kullanımı
Piezoelektrik malzemelerin, birçok farklı alanda kullanımının artmasıyla beraber daha kapsamlı bir şekilde araştırılıp incelenmesine ihtiyaç duyulmuştur. Piezoelektrik malzemelere olan bu eğilim, dikkatleri inşaat mühendisliği alanına çevirmiştir. Piezoelektrik malzemelerin daha etkin kullanımını sağlamak için çimento esaslı piezoelektrik malzemelerin geliştirilmesi teşvik edilmektedir. Bu çalışma kapsamında üretilen harç numunelerine baryum titanat eklenerek harçların başta dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin geliştirilmesi ve yapı malzemesi alanının gelişimine katkı sağlaması hedeflenmiştir. Ayrıca bu çalışmanın sonucunda yenilenebilir enerji konusunda önemli bir yere sahip olan piezoelektrik malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi ve maliyetlerinin azaltılması ile gelecek nesilde başta yapı malzemeleri olmak üzere birçok alanın hızla gelişmesi ve enerji ihtiyacı sorunlarına bir çözüm önerisi olarak sunulacaktır. Yapılan çalışma hem inşaat sektöründe yeni bir malzemenin kullanılması, çevre ve teknoloji kullanımı açılarından son derece önemli bir konuda ürün geliştirilmesi hem de ürünün kullanımı konularında faydalı olacaktır. Çalışmada harçlara çimento ağırlığınca yüzde olarak 0.25, 0.5, 0.75 ve 1 oranlarında baryum titanat eklenerek numuneler üretilmiştir. Üretilen harç numunelerine ultrases geçiş hızı, eğilme dayanımı, basınç dayanımı, su emme, elektriksel direnç, elektromanyetik kalkanlama deneyleri ve SEM analizi yapılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda eğilme dayanımı ve ultrases geçiş hızı değerlerinin % 0.25 katkılı BT2 numunesine kadar arttığı ve sonrasında azaldığı görülmüştür. Baryum titanat kullanım oranlarının artması ile elektriksel özdirenç değerlerinde artış olduğu ve dolayısıyla iletkenliğini düşürdüğü sonucuna varılmıştır.
Havacılıkta kullanılan pekiştirilmiş eğri kompozit panellerin düşük hızlı darbe sonucunda mekanik davranışının incelenmesi ve optimizasyonu
Havacılık sektöründe malzeme teknolojileri gün geçtikçe ilerlemektedir. Ahşapla üretilen yapı malzemeleri günümüzde ileri teknoloji alaşımlar, kompozitler ve nanoteknolojik malzemeler gibi alternatif birçok seçenekle geliştirilmiştir. Bu malzemelerin kullanımı ve optimizasyonu da havacılık için önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, hava araçlarının gövde, kanat ve kuyruk gibi yüzeylerini oluşturan pekiştirilmiş w ve düz plakaların darbe davranışını ve mekanik özelliklerinin optimizasyonu üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Plaka ve pekiştiricilerin istifleme yönü, kalınlığı, katman sayısı ve katman kalınlığı gibi mekanik özelliklerinin darbe davranışına etkisi incelenmiştir. Darbe sonrası oluşan hasarlar hava aracının üzerine uygulanan dinamik yükler sayesinde çatlak gibi davranarak büyüyebilir ve nihayetinde ana yapısalın başarısız olmasıyla sonuçlanabilir. Tez kapsamında darbe sonucu deformasyon ve titreşim davranışlarının optimizasyonu yapay sinir ağı (YSA) ve Taguchi L9 metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Plakalar üzerinde oluşan deformasyon ve ivmelenme değerleri minimize edilmiştir. Karbon T700 malzemesi sonlu elemanlar yöntemi ile uygun geometri modellerine atanarak düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiş ve temas kuvveti, ivme, enerji sönümleme miktarı ve yer değiştirme verileri çekilmiştir. Titreşim analizi için ham ivme verileri Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) analizi gerçekleştirilmiş ve baskın frekans değerleri elde edilmiştir. YSA modülü kullanılarak ivme değerlerinin tahminlemesi gerçekleştirilerek en düşük ivme değerinin elde edileceği mekanik özelliklere sahip yapı belirlenmiştir.
Kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin sınır elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Şimdiye kadar kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için literatürde analitik, deneye dayalı modeller ile sonlu elemanalar gibi sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada kompozitlerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için kuadratik sınır elemanlar yöntemi sunulmuştur.Sunulan sınır elemanlar formülasyonu E-galss/epoxy, S-glass/epoxy, T300/epoxy ve Boron/epoxy kompozit malzemelerine uygulanmıştır. Sonuçlar analitik Tsai-Hahn modeli çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Sunulan formülasyonun kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanmasında etkin olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Süreksiz liflere sahip kompozit malzemelerin boyuna elastisite modüllerinin sınır elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Şimdiye kadar, süreksiz lifli kompozit malzemelerin boyuna elastisite modüllerinin hesaplanması için literatürde analitik, deneysel ile sonlu elemanalar gibi sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada, süreksiz lifli kompozitlerin boyuna elastisite modüllerinin hesaplanması için kuadratik sınır elemanlar yöntemi sunulmuştur.Sunulan sınır elemanlar forrmulasyonu süreksiz lifli boron/epoxy kompozit malzemesine uygulanmıştır. Sonuçlar, analitik deneysel ile sonlu elemanlar yöntemi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sunulan formulasyonun kompozit malzemelerin boyuna elastisite modullerinin hesaplanmasında etkin olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Kompozit tabanlı alan etkili transistör tasarımı ve dokunsal algılama uygulaması
Bu tez kapsamında nanokompozit yapılar kullanılarak esnek alan etkili transistör (FET) tasarım ve üretimine dair çalışmalar yapılmıştır. Alan etkilerinin gerçekleştiği tasarım topoloji olarak ince film transistörlere (TFT) benzer şekilde olup, işlevsel olarak esnek dokunsal sensör görevi görmektedir. Günümüz teknolojilerinde özellikle giyilebilir sistemlere artan ilgiyle doğru orantılı olarak esnek yapılara yönelim hızla artmaktadır. Elektronik aygıtların temel birimi olarak kabul gören transistörlerde bu gelişmeden nasibini almaktadır. Bu süreçte metal oksit yapılar kullanılarak alan etkili transistörler oluşturulma eğilimi artmıştır. Mekanik bir girdi olan, basınç ile değişen elektriksel değerler sensör çıktılarını oluşturuken, TFT dielektriği üzerindeki kanal genişliği değişmekte, buna bağlı olarak dokunma-akım gözlenmektedir. Deneyler öncesi hazırlanacak kompozitlerin karışım oranları ve iletkenlik bilgisi benzetim ortamında gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında oluşturulacak alan etkili transistörlerin, düşük maliyette ve sürdürülebilir kaynaklar ile kullanımı için materyal seçimi ve karşılaştırılması yapılmıştır. Buna ek olarak hızlı ve yaygın üretim için kolay elde edilebilir sistemler tercih edilmiş, üretime erişelebilirlik artılmak istenmiştir. Diğer birçok endüstriyel üretim basamakları açıklanmış, getirileri bahsedilmiştir. Ayrıca kanal genişliği ve birim hacimdeki FET sayısını optimize etmek için parametre çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu FET'lerin kapı elektrotlarının karşılaştırılmasını yapmak adına grafen ve bakır elektrotlar tercih edilmiştir. Üretim sonrası doğrulama adına grafen elektrotların karakterizasyonu Raman spekstreskopisi ile sağlanmıştır. Oluşturulan grafen elektrotlar ile iki kat daha iyi kapasitif etki meydana gelmiştir. Elde edilen yarı iletken katmanlar sıcak-nokta probu yöntemiyle P veya N tipi olarak ifade edilmektedir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) yardımıyla katkı partiküllerinin dağılımı yorumlanmıştır. Ardından elektriksel karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Esnek algılama birimlerinin çıktılarından anlamlı veriler elde edebilmek adına makine öğrenmesi algoritmaları kullanılmıştır. Alttan kapılı, alttan kontaklı üretilen tasarımda, üçgen, yıldız, kare ve daire desenlerinin üç kolonlu sensör matris üzerine teması sonucu elde edilen verilerin sınıflandırılmasında %95 üzeri doğruluk değerlerine erişilmiştir.
Çözünürlüğü ve çözünme hızı artırılmış selekoksib formülasyonlarının tasarımı, optimizasyonu ve in vitro/in vivo değerlendirilmesi
Birlikte kuru öğütme, çözünürlüğü düşük etkin maddelerin çözünürlüğünü ve çözünme hızını iyileştirmek için son yıllarda yaygın bir şekilde kullanılan ve ilaç endüstrisinde uygulanabilir bir teknolojidir. Tasarımla kalite, önceden tanımlanmış hedeflerle, istatistiksel, analitik ve risk yönetimi metodolojisi kullanan sistematik bir yaklaşımdır. Bu tezin amacı, suda ve fizyolojik ortamlardaki çözünürlüğü düşük olan selekoksibin, birlikte kuru öğütme teknolojisi kullanılarak tasarımla kalite yaklaşımıyla mikronaltı/nano-boyutta bileşimlerini geliştirmek, bu bileşimleri in vitro ve in vivo olarak karakterize etmektir. Ön tarama deneyleri ile birlikte kuru öğütme işleminde selekoksib için en uygun yardımcı maddeler belirlenmiştir. İşlem ve formülasyon etkenlerinin, birlikte öğütülmüş selekoksib bileşimlerinin kiritik kalite özellikleri üzerine etkilerini anlamak için farklı deney tasarımları kullanılmıştır. Ishikawa diagramı ile potansiyel risk faktörleri belirlenmiş, Plackett-Burman deney tasarımı ile önemli risk faktörleri seçilmiş, merkezi kompozit ve Bayes optimizasyonu ile selekoksib bileşimleri optimize edilmiştir. Optimize edilen birlikte öğütülmüş selekoksib bileşimleri, FTIR, XRD, DSC, SEM, IDR, çözünürlük ve stabilite çalışmaları ile karakterize edilmiştir. Bu bileşim ile geliştirilen optimum formülasyonun çözünme testleri, permeabilite çalışmaları ve sıçanlarda oral farmakokinetik çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, tasarımla kalite yaklaşımıyla mikronaltı/nano-boyutta, çözünürlüğü ve çözünme hızı artırılmış selekoksib bileşimlerinin tasarlanması için optimum parametreler belirlenmiştir. In vitro ve in vivo çalışmalara ilişkin bulgular ile çözünürlüğü, çözünme hızı ve oral farmakokinetik profili iyileştirilmiş selekoksib bileşimlerinin geliştirildiği gösterilmiştir.
Experimental and numerical study of the tool-part interaction in autoclaved composite parts
Fibre reinforced composite materials cannot be manufactured without any geometric distortions. The aim of this study is to investigate the effect of tool-part interaction on shape distortions in composite manufacturing. A basic Finite Element Model for the chosen geometry and stacking sequences was developed to predict numerically the actual distortion of composite parts. Three step model was implemented to take into account three different states of resin, namely viscous, rubbery and glassy properties. Composite parts in flat and double curvature geometries were manufactured and distortions were measured to compare with the numerical results. In addition to the comparison of distortion between numerical and experimental studies, tool-part interaction was measured experimentally in order to examine the isolated effect of tool part-interaction. The shape distortion measurements were compared with the numerical predictions and the discrepancies were discussed.
Büyük açıklık geçen döşeme sistemlerinin örneklerle irdelenmesi
Yaşamın devamı için en temel gereksinimlerden biri olan barınma, zamanla ihtiyaçların artmasıyla, basit yapılardan daha büyük yapılara geçişi zorunlu hale getirmiştir. Teknolojik gelişmelerin sağladığı imkanlarla birlikte, ilk olarak büyük açıklıklı yapı örtüsüne sahip yapılar inşa edilmeye başlanmış, sonrasında büyük açıklık geçen döşemelere sahip yapılar ortaya çıkmaya başlamıştır. Bu çalışmada büyük açıklık geçen döşeme sistemlerinin incelenmesi hedeflenmiştir Bunun için ilk olarak, döşemenin tanımlanması yapılmış, literatürde yer alan döşeme tiplerinin taşıyıcı kısımlarına göre tipolojileri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu tipoloji içerisinden, büyük açıklık geçen döşeme sistemleri taşıyıcıları bakımından ele alınıp, örnek yapılar üzerinden irdelenmesi yapılarak elde edilen sonuçlarla birlikte yol gösterici bir doküman oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışmanın giriş bölümünde tezin amacı, kapsamı ve yöntemi yer almaktadır. İkinci bölümde, genel kavramlar başlığı altında döşemenin tanımları ve taşıyıcı kısımlarına göre döşemelerin sınıflandırılması yapılmış ve bu sınıflandırmalar hakkında temel bilgiler verilmiştir. Devamında büyük açıklık kavramı ele alınmış, büyük açıklıklı yapıların ilk örnekleri ve geçirdiği süreçler kronolojik olarak ortaya konulmuştur. Üçüncü bölümde, büyük açıklık geçen betonarme, ahşap, çelik ve kompozit döşeme sistemleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş, her bir sistemle ilgili teorik bilgiler ve uygulama örneklerine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde, büyük açıklı döşeme sistemleri, örnek proje/binalar üzerinden incelenmiş, yapı alanı/taşıyıcı sistem, döşeme alanı/geçtiği açıklık ve yapım süresi/yapım maliyeti kriterleri açısından irdelemeleri yapılmıştır. Sonuç bölümünde, büyük açıklık geçen döşeme sistemlerinin geçtiği açıklık, tercih edilen sistem, yapım süresi ve bina fonksiyonuna uygunluk açısından mimariye sağladığı olanaklar ortaya konmuştur.
A survey on the potential of waste wood utilisation
Information gathered through a survey conducted in the Kingdom of Saudi Arabia and Turkey was used to study the perception on the potential of wood waste from manufacturing processes. Reuse and upcycling methods were surveyed to make some preliminary considerations to measure the added value creation potential on the basis of the assumptions. The study aims to lead to creative rethinking of the use of wood waste in both countries to avoid burning or burial.
Kitosan tekstil kompozitli ve elektrostimülasyon ile güçlendirilmiş yara örtüsü tasarımı
Dekübit ülserleri, günlük hayat üzerine doğrudan etkisi olan ve tedavi süreci uzun soluklu bir hastalıktır. Dekübit ülser tedavisinin temel taşı, basıncı azaltmak veya ortadan kaldırmaktır. Bu çalışmada, iyileşme sürecini hızlandırmayı ve dekübit ülserinin gelişimini azaltmayı amaçlayan bir yara örtüsü sistemi geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında, iki farklı tedavi yaklaşımı bir araya getirilerek yeni bir sistem geliştirilmiştir. Bu sistem, kitosan ve gliserol karışımı ile kaplanmış spacer kumaş ve elektrostimülasyon cihazından oluşmaktadır. Çalışma kapsamında kitosan ve kitosan/gliserol karışımı polyamid (PA) ile polyester (PES) spacer kumaşlara, emdirme işlemi, baskı işlemi ve laboratuvar ortamında daldırma işlemleri ile uygulanmıştır. Elde edilen spacer kumaşlar, bırakılma ve aplikasyon miktarı, elastikiyet, antimikrobiyal aktivite ve elektrostimülasyon sisteminin performansı ile değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen kitosan içeren spacer kumaşlar, iyi bir antimikrobiyal etki göstermiştir. Gliserol içeren spacer kumaşların diğer üretilen kumaşlara göre, aplike edilen ve bırakılan miktar değerlerinin daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca gliserolün, spacer kumaşların şişme kabiliyetini ve emilim özelliğini arttırdığı ve aynı zamanda kumaşa plastisite kazandırarak, esnek bir yapı elde edilmesine yardımcı olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte Howland devresi kullanılarak bir elektrostimülasyon sistemi geliştirilmiştir. Devrenin simülasyonu gerçekleştirilmiş ve bir prototip oluşturulmuştur. Devrenin performansı, simülasyondan ve prototipten elde edilen çıkış sinyallerinin genlik ve frekans değerleri karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Tasarlanan devre, ayarlanabilir frekans aralığı 0 ila 100 Hz arasında olan ve 1 mA'e kadar bir akım sinyali üretebilme kapasitesine sahiptir. Çalışma sonucunda tasarlanmış sistemin, dekübit ülseri tedavisi ve yönetimi alanında daha etkili ve kapsamlı bir yaklaşım geliştirilmesine olanak tanıyarak hem hastaların yaşamını olumlu yönde etkileyeceği hem de sağlık sektörüne önemli katkılar sağlayacağı gösterilmiştir.
Bor karbür-alüminyum kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
ÖZET Doktora Tezi BOR KARBÜR-ALÜMİNYUM KOMPOZİTLERİNİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU GÜRSOYARSLAN Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Ferhat KARA 2001 Bu tezde, üretim maliyeti düşük ve seri üretime uygun olan sızdırma yöntemi ile hafif, yoğun ve tok B4C-AI kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu incelenmiştir. B4C-AI kompozitlerinin Ar atmosferi altında ve 985°-1370°C sıcaklık aralığında reaktif ıslatma ile üretilebileceği görülmüştür. Üretilen kompozitlerde oluşan fazlar ve miktarları kantitatif x-ışınları analizi ile sistematik olarak tespit edilmiştir. B4C ile Al arasındaki tepkime hızının sızdırma koşullarının, B4C tozlarının tane boyutunun ve yüzey kimyasının değiştirilerek kontrol edilebileceği görülmüştür. Bor karbürün alüminyum ile reaksiyonu sonucu, sırası ile, A13BC ve* A1B2 fazlan oluşmakta ve AI3BC fazı alüminyumun bor karbürü ıslatmasına yol açmaktadır. Üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri süreç koşullarına bağlı olarak değişmekte ve kontrol edilebilmektedir. Kompozitlerin tokluğunun artan serbest alüminyum miktarı ve ligament boyutu ile arttığı görülmüştür. Yapılan balistik deneyler, üretilen B4C-AI kompozitlerinin çoklu çarpmalara dayanıklı zırh malzemesi olarak kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Sızdırma, Islatma, Zırh
Synthesis and characterization of vanadium oxide-silicon oxide composite coatings by sol-gel techniqe
Vanadium oxide has been widely studied due to its ability to undergo a reversible semiconductor to metal transition which gives the material its unique chromic and photocatalytic properties. Vanadium oxide is also known for its various applications in glass coating technologies, semiconductor industry, in batteries and as supercapacitors, catalysis, and optical switching devices. On the other hand, SiO2 coatings have unique properties such as adjustable refractive index, controllable microstructure, and good transmittance in the visible region; therefore they are used in many application areas such as microelectronics, optoelectronics, sensors, photo-catalysis, self-cleaning and solar energy technologies. In this study, a composite sol of vanadium oxide-silicon dioxide was prepared by using metal alkoxides as precursor, namely vanadium (V) oxytriisopropoxide for vanadium oxide and TEOS (tetraethyl orthosilicate) for silicon dioxide and V2O5-SiO2 coatings were successfully deposited on glass substrates by sol-gel dip coating technique. Microstructural analyses by SEM demonstrated the nanostructure of V2O5-SiO2 coatings deposited. XRD analyses revealed that the coating is amorphous at 300 °C and V2O5 phase obtained at 400 and 500 °C demonstrating that coatings are nanocomposites with crystalline V2O5 phase in the amorphous SiO2 matrix. Optical analyses showed that the transparency of the coatings increased with the increase in the annealing temperatures and the highest transparency of about 70% was obtained from the coating annealed at 500 °C.
Farklı tür kumaşlara metal oksit katkılı polimer kompozitlerin kaplanması ve çok fonksiyonlu özelliklerinin incelenmesi
Süperhidrofobik yüzeyler, düşük yüzey enerjili ve pürüzlü mikro-nano dokularla elde edilir. Bu tür yapıları elde etmede florokarbonlar sıklıkla hidrofobik modifikasyon için kullanılır. Bununla birlikte, florlu bileşikler pahalıdır, çevreyi kirletir ve potansiyel olarak toksiktir. Florlu bileşiklerin çevresel zararları nedeniyle PDMS gibi flor içermeyen malzemeler çevresel avantajlarıyla öne çıkmaktadır. Süperhidrofobik kumaşlar, su itici, kendi kendini temizleyen, UV koruma ve alev geciktirici özellikleriyle tekstil sektöründe önemlidir. Ancak, flor içermeyen ve düşük maliyetli yöntemlerle çok işlevli kumaş üretimi hala bir zorluktur. Yeşil sentezlenmiş ZnO nanopartiküllerin süperhidrofobiklik üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışma, basit daldırma kaplama yöntemiyle flor içermeyen, süperhidrofobik polyester ve viskon kumaşlar geliştirmeyi ve bu nanopartiküllerin performansını incelemeyi hedeflemiştir. Bu bağlamda, sol-jel ile sentezlenen SiO2 nanopartikülleri ve ayva çekirdeği musilajından yeşil sentezle ZnO nanopartiküllerinin eldesiyle farklı kombinasyonlarda kompozitler hazırlanmıştır. Elde edilen bu kombinasyonların farklı tür tekstil kumaşları üzerindeki kendi kendini temizleyebilme özelliği (fotokatalitik etki), süperhidrofobiklik ve UV koruma faktörü (UPF) performansı incelenmiştir. Farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler (PDMS, PDMS/ZnO, PDMS/SiO2-ZnO/PDMS, ZnO/SiO2-PDMS, SiO2/ZnO/PDMS ve SiO2/PDMS) ile viskon ve polyester kumaşlara yapılan kaplamalar karşılaştırılmıştır. ZnO/SiO2-PDMS ile kaplı olan viskon ve polyester kumaşlar, süperhidrofobiklik yönünden en iyi performansı göstererek ortalama temas açıları sırasıyla 111,3° ve 144,7° olarak bulunmuştur. ZnO/PDMS-SiO2/PDMS ile kaplı viskon kumaşın UPF değeri 32 olarak bulunarak mükemmel bir UV koruma sağlayabileceği görülmüştür. Bu tez çalışması, farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler ile kaplanan kumaşların UV koruma, fotokatalitik etki ve süperhidrofobiklik performansını artırmadaki etkisini ele almıştır. ZnO nanopartiküllerin ayva çekirdeği musilajından yeşil sentez gibi çevre dostu yöntemlerle elde edilmiş olması, sürdürülebilirlik açısından çok önemlidir. Bu çalışma, nanoteknolojinin tekstil sektöründe çevre dostu ürünlerin geliştirilmesine zemin hazırlamaya katkı sağlayacaktır.
Earthenware sırlarda endüstriyel hammadde (alçı,ni-co kompozit,uçucu kül, pirit külü) atık etkilerinin incelenmesi
Endüstriyel hammaddelerin kullanımı teknolojik gelişme ile birlikte giderek artmıştır. Maden kullanımının artmasıyla birlikte zenginleştirme sonrası oluşan atık miktarı da artmaktadır. Atıkların geri dönüştürülmesi, bazı endüstriler için üretim maliyetlerini ve çevre kirliliğini azaltabilir. Katı atık ve cüruf, son zamanlarda seramik sırlarda pigment üretmek için kullanılabilecek potansiyel bir ham madde olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada, endüstriyel hammadde (alçı, ni-ko kompozit, uçucu kül, pirit kül atığı) atıklarının farklı ağırlık oranlarında sırlara katılmasının etkisi araştırılmıştır. Atıkların kimyasal analizi x-ray floresans (xrf) ile yapılmıştır. Atık ve sırların fazlarını belirlemek için X-ışını kırınımı (xrd) kullanıldı. L, a ve b analizleri ile renk ölçümleri yapılmıştır.
Çelik kolonlu ve içi beton doldurulmuş çelik tüp kompozit kolonlu yapıların karşılaştırmalı tasarımı
Günümüzde gelişmekte olan yapı teknolojisiyle birlikte farklı yapı malzemelerinin birlikte kullanılması üzerine birçok araştırmalar ve çalışmalar yapılmaktadır. Kompozit yapılarda beton ve çelik birlikte kullanılmaktadır. Kompozit elemanlı yapılara genellikle yüksek katlı yapılarda rastlamak mümkündür. Dünyada birçok kompozit elemanlı yapı örnekleri mevcuttur. Aynı zamanda gün geçtikçe kompozit elemanlı yapıların önemi ve kullanımı daha da artmaktadır. Bu tez çalışmasında kompozit yapı elemanlarıyla ilgili bilgiler ve AISC (American Institute of Steel Construction) yönetmeliğinde yer alan hesap kuralları anlatılmıştır. Kompozit yapı elemanlarının avantajlarından ve dezavantajlarından bahsedilmiştir. Öncelikle üç katlı çelik yapının ETABS programı kullanılarak tasarımı gerçekleştirilmiştir. Daha sonrasında eksenel yük ve moment etkileri altında en çok zorlanan kolonlar belirlenmiştir. Delphi programı ile eşdeğer uygun kompozit kolon kesitlerinin bulunması için bir program geliştirilmiştir. Eşdeğer kompozit kolonların belirlenmesinin ardından üç katlı kompozit kolonlu yapının tasarımı ETABS programı ile gerçekleştirilmiştir. Aynı işlem sırası ile altı katlı , dokuz katlı ve on beş katlı çelik kolonlu ve kompozit kolonlu yapıların tasarımı için gerçekleştirilmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen çelik kolonlu ve kompozit kolonlu her bir yapı kendi arasında yapı kat deplasmanları, yapı toplam ağırlığı ve taban kesme kuvvetleri bakımından karşılaştırılmıştır. Maliyetin büyük bir bölümünü oluşturan taşıyıcı kirişler ve kolonlar göz önüne alınarak dokuz ve on beş katlı yapılar için maliyet hesabı gerçekleştirilmiş ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu karşılaştırmalardan sonra elde edilenler sonuçlar bölümünde verilmiştir.
Glutaraldehit ile modifiye edilmiş bentonit - kitosan kompozitine insan karbonik anhidraz I enziminin immobilizasyonu ve özelliklerinin incelenmesi
Sanayileşme ve insan faaliyetleri sonucunda atmosferde oluşan sera gazı birikimi, iklim değişikliğinin ana nedeni olarak kabul edilmektedir. Sera gazları ile artan sıcaklıklar, mevcut su kaynaklarının azalmasıyla birlikte meteorolojik ve iklimsel olaylar üzerinde ciddi etkilere sahiptir. Karbondioksit (CO2), atmosferdeki en ciddi antropojenik sera gazı olarak bilinir. Son yıllarda substrat olarak CO2 kullanılarak karbonik anhidraz enzimlerinin bazı matrisler üzerinde immobilize edilmesiyle hazırlanan sistemler ağırlıklı olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada bentonit kili H2SO4 ile aktive edildikten sonra kitosan ile karıştırılarak kompozit bir malzeme hazırlandı. İnsan eritrositlerinden saflaştırılan hCA I, glutaraldehit aracılı çapraz bağlama tekniği ile kompozit malzemeye immobilize edildi. Kompozit malzeme FT-IR, XRD, FE-SEM ve EDX teknikleri kullanılarak karakterize edildi. İmmobilizasyon süreci için optimum immobilizasyon koşulları belirlendi. Kinetik sabitler, (Km, Vmax, kcat, kcat/Km), termal kararlılık, depolama kararlılığı ve immobilize hCA I'nin yeniden kullanılabilirliği gibi parametreler belirlendi. İmmobilize hCA I pH 8,0 ve 30 °C'de optimum aktivite göstermiştir. Km değeri immobilize hCA I için 5,11 mM ve serbest hCA I için 1,13 mM dır. 4 °C'de 30 günlük inkübasyondan sonra, immobilize hCA I başlangıçtaki aktivitesinin %87,5' ini korudu. On iki kullanım döngüsünden sonra, immobilize hCA I'nin bağıl aktivitesi %89,1 olarak hesaplandı. Kinetik parametrelere ek olarak, CO2 giderme aktivitesi iki farklı yöntemle ölçüldü. CA hidrataz aktivitesi yöntemine göre, immobilize hCA I'in hidrataz aktivitesi 7,31 WAU/mg hCA I, CaCO3 çökeltme yöntemine göre ise, immobilize hCA I'in CO2 giderme aktivitesi 7,41 mg CaCO3/mg hCA I olarak belirlendi. Anahtar Kelimeler: Bentonit, İmmobilizsyon, Karbonik Anhidraz, Kitosan, Kompozit
Finite element analysis of enamelled steel structures
Enamelled steel components have been used widely in cooking appliances, architectural panels, chemical reactors and heat exchanger parts. Superior chemical and physical attack resistance and hygiene properties made enamelled steel a preferred material of choice for these applications. Enamelled steel is a steel-glass composite where metal acts as a substrate and a thin layer of glass powder is coated on it. By subsequent thermal processing, glass powder melts and forms a continuous layer on steel. The difference between the thermal expansion coefficients of steel and glass result in thermal deflection and warping of the structure. In order to reduce the percentage of out of tolerance products, many design alternatives are prepared through product development process. Testing every design alternative can be costly and time consuming, therefore, a simulation methodology predicting the behavior of the structure through manufacturing stage is needed. Finite element analysis is used in order to develop a methodology for the manufacturing process simulation of enamelled steel products. Viscoelastic and elastic material models are used and the results are compared. The validation of the analysis methodology is done with rectangular enamelled steel plates manufactured in Arcelik production facility. The methodology then applied to oven cavity. The oven cavities manufactured in Arcelik facility were measured dimensionally with Coordinate- Measurement Machine and the coating thicknesses were measured with elcometer. Finite element analysis results were compared with Coordinate-Measurement Machine results. Additionally, Dynamic Mechanical Analyzer was used for characterization of glass in order to obtain its temperature dependent material properties.
The effect of petroleum price fluctuations on profitability ratios of composite sector
Composite industry mainly depends on chemical additives, polymer or metal matrix, and reinforcement materials. Those inputs forces industry to be highly depended to petroleum products and side products, that are crucial raw materials for composite industry. Therefore, any fluctuating variable in petrochemical sector cause a direct influence on price of resins. In this study the impact of fluctiations of oil price on composite industry is investigated by applying Non-parametric Mann Whitney and Wilcoxon tests at the points where oil price break occur. Results show that, the impact will eventually reaches to composite industry by affecting its cruical raw materials so that, the sector will response by changing demand on particular resin type, price on final product and research and development studies for product differentiation or exploration of new substitute materials.
Farklı metal primer ve opakerlerin titanyum alaşım ile indirekt laboratuvar kompoziti bağlantısına etkisinin değerlendirilmesi
Işıkla sertleşen indirekt kompozitlerin, diş dokularına benzer aşınma direnci, laboratuvar işlemleri ile tamirinin kolay olması ve tatmin edici estetiğinden dolayı kullanımı yaygınlaşmıştır. Metal alt yapı ile kompozit arasında kalıcı bir bağlantı sağlayabilmek zordur. Bu nedenle makro veya mikromekanik retansiyon oluşturmak için retansiyon incileri, kumlama gibi mekanik; silika kaplama ve fonksiyonel monomer sistemleri gibi kimyasal bağlantı yöntemleri vardır. İndirekt kompozit materyali ile titanyum alaşımlar arasındaki bağlantının başarısıyla ilgili tartışmalı ve sınırlı sonuçların varlığı bu iki materyalin bağlantısının temel dizaynı ile ilgili eksiklik olduğunu göstermektedir. Çalışmamızın amacı farklı metal primer ve opakerlerin, titanyum alaşım ile indirekt laboratuvar kompoziti bağlantısına etkisinin değerlendirilmesidir. Çalışmamızda 4 farklı indirekt kompozit sistemi kullanıldı ve 380 adet Ti6Al4V örnekler hazırlandı; Grup 1; 80 adet GC Metal Primer II, Grup 2; 100 adet Shofu ML Link, Grup 3; 100 adet Ivoclar Vivadent SR Link, Grup 4; 100 adet Bisco Z-Prime metal primer grupları oluşturuldu. 10 mm çapında ve 5 mm kalınlığındaki Ti6Al4V örneklerinin yüzey kumlama işlemi, kalem uçlu kumlama cihazıyla 50 μm Al2O3 partikülleri ile gerçekleştirildi. Grup 1'in 8 alt grubu, grup 2, 3 ve 4'ün ise 10'ar tane alt grupları vardır. Toplamda 10'ar örnekten 38 alt grup vardır. Alt gruplar ikiye ayrılırak 19 alt gruba termal siklus işlemi uygulandı, 19 alt gruba ise uygulanmadı. Deney için tüm örnek hazırlığı tamamlandıktan sonra kesme aygıtıyla 1 mm/dak. hızda kesme işlemi yapıldı. Niceliksel verilerin karşılaştırılmasında ve parametrelerin gruplar arası karşılaştırmalarında two-way ANOVA ve one-way ANOVA testi; farklılığa neden çıkan grubun tespitinde Tukey HSD testi kullanıldı. Parametrelerin iki grup arası karşılaştırmalarında Student t-test kullanıldı. Çalışmamızın sonucunda, deney gruplarına ait bağlanma kuvvetleri incelendiğinde; 38 grup içinde en yüksek bağlanma kuvveti değeri; Ti_6 Al_4 V alaşıma, Bisco Z Prime ve GC Gradia opakeri kullanılarak, GC Gradia indirekt kompozitinin bağlandığı termal siklus uygulanan grupta elde edilirken (Grup 4.3a: 13.74 ± 2,09 MPa), en düşük bağlanma kuvveti değeri ise; Ti_6 Al_4 V alaşıma, Ivoclar SR Link ve Bisco Tescera opakeri kullanılarak, GC Gradia indirekt kompozitinin bağlandığı termal siklus uygulanan grupta (Grup 3.3a: 3,29 ± 0,52 MPa) elde eldi. Metal primer gruplarının makaslama kuvvetleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunmadı (p>0.05). Opakerlerin makaslama kuvvetleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık bulundu (p<0.01). Tüm grupların makaslama kuvvet değeri ortalamaları termal siklus uygulamasında göre değerlendirilde; termal siklus uygulanan örneklerin makaslama kuvveti ortalaması, termal siklus uygulanmayan örneklerden anlamlı şekilde düşük olduğu görüldü (p<0.05). Opaker ve metal primerin makaslama kuvveti üzerindeki ortak etkisi istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlı olduğu bulundu (p<0.01). Opaker ve termal siklusun makaslama kuvveti üzerindeki ortak etkisi de istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlı olduğu bulundu (p<0.01). Metal primer ve termal siklusun makaslama kuvveti üzerindeki ortak etkisi istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlı olduğu bulundu (p<0.01). Opaker, metal primer ve termal siklusun makaslama kuvveti üzerindeki ortak etkisi istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlı olduğu bulundu (p<0.01). Toplam 380 adet örneğin; 232'sinde adeziv ve kohesiv kopmanın birlikte olduğu kombine kopma, hiç bir örnekte koheziv kopma olmadığı ve 148 örnekte ise adeziv kopma olduğunu görüldü. Çalışmamızda kullandığımız indirekt kompozit sistemleri farklı kimyasal bileşenlere, uygulama prosedürlerine ve polimerizasyon sürelerine sahiplerdir. Titanyum alaşım alt yapının üzerine kompozit rezin uygulamasıyla oluşturulan veya tamir edilen restorasyonların yapımında birbirleriyle uygun kimyasal yapıya sahip farklı marka metal primer, opaker ve kompozitlerin bir arada kullanılabileceğini düşünmekteyiz.
An investigation of microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composite reinforced with b4c particulates manufactured by powder metallurgy method
Currently some composite materials, especially aluminum metal matrix composites with particulate reinforcement and related manufacturing methods are among important research topics because of their low density, high specific stiffness and specific strength, and, high wear resistance. Therefore, there exists a need for investigation of their mechanical properties and microstructures.In this study, microstructure and physic mechanical properties of Al-B4C composites, boron carbide (B4C) particulate reinforcements in 63-µm diameter aluminum matrix, sintered at 550 ºC, are studied. The effects of parameters such as reinforcement particulate size and reinforcement percentage on hardness, compression strength, and microstructure are investigated.Different sizes (22, 77, and 120-µm) and different amounts (3, 6, and 9 wt%) of B4C were added to the base material, and pressureless sintering was conducted at 550 ºC under argon atmosphere. Resulting microstructures, densities, and compression test behaviors are studied.It is observed that particle sizes and percentages of the reinforcement significantly influence the compression strength and hardness values. Visual inspection using SEM (Scanning Electron Microscope) analyses indicates that the microstructure of the composite is also greatly effected by these parameters. In addition, EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) and X-Ray Diffraction analyses were performed for reliable determination of the chemical composition.
Patlamalara dayanıklı hibrit kompozitlerin geliştirilmesi
Elyaf takviyeli hibrit ve hibrit olmayan kompozitler mukavemet/ağırlık oranının gerekli olduğu mühendislik uygulamalarında önemli kullanıma sahiptirler. Hibrit kompozitler, hibrit olmayan kompozit malzemelerde gerçekleştirilemeyen çekme modülü, basınç dayanımı ve darbe dayanımı gibi özelliklerin kombinasyonunu sağlar. 20. yüzyılın ortalarından itibaren hibrit kompozitler; verimi yüksek ve performansı arttırılmış yapısal malzemeler olarak kabul görmüş ve kullanım alanları hızla artmaktadır. Yapılan bu çalışmada, hibrit ve hibrit olmayan kompozitlerin mekanik, tokluk ve düşük hızda ağırlık düşürmedeki özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmada, kompozit üretiminde karbon fiber, bazalt fiber, cam fiber ve 50 mesh boyutuna sahip 304 tipi paslanmaz çelik dokuma kullanılmıştır. Matris malzemesi olarak da sertleştiricisiyle beraber epoxy reçine seti seçilmiştir. Üretim sürecinde tüm hibrit ve hibrit olmayan kompozitler 10 katman fiber kullanılarak üretilmiştir. İlgili testler için 4 farklı hibrit olmayan, 4 farklı üçlü kombinasyon ve 4 farklı dörtlü kombinasyon olmak üzere toplamda 12 farklı kompozit malzeme üretilmiştir. Yapılan testler sonucunda hibrit ve hibrit olmayan malzemelerin mekanik dayanımları büyükten küçüğe doğru karbon fiber, bazalt fiber, cam fiber ve çelik dokuma şeklindedir. Hibrit kompozitlerin tokluk ve düşük hızda ağırlık düşürme testinde çelik dokumanın önemli bir rol oynadığı görülmüştür.
Kutu kesitli köprülerin sezgisel algoritmalar ile optimum tasarımı
Kompozit yapı sistemleri beton ve çelik malzemesinin avantajlarını birleştirerek ekonomik ve güvenli çözümler sunan sistemlerdir. Kompozit kutu kesitli köprüler dikdörtgen veya trapez şeklindeki kutu kesitli çelik kirişlerden ve betonarme döşemeden oluşan köprü sistemleridir. Kompozit kutu kesitli köprülerin güvenli, ekonomik ve estetik olmaları gibi avantajları bu köprü tipinin tez çalışması için seçilmesinde etkili olmuştur. Optimizasyon problemlerinin çözülmesinde uygun optimizasyon tekniğinin seçilmesi önemli bir husustur. Yapı sistemleri genellikle büyük ve karmaşık problemler olmakla birlikte çok fazla çözüm seçeneği bulunması nedeniyle bu problemlerde çok fazla yerel minimum noktası bulunmaktadır. En uygun tasarım için tüm minimum noktaları içerisinden global minimum noktasının seçilmesi gerekmektedir. Sezgisel algoritma yöntemlerinin yerel minimum noktalarına takılmadan global minimum noktasına ulaşması ve bu yöntemler ile problemlerin hızlı ve kolay olarak çözülebilmesi sezgisel algoritma yöntemlerinin avantajlarındandır. Bu tez çalışması kapsamında doğrusal betonarme-çelik kompozit kutu kesitli farklı açıklığa sahip 6 adet köprünün optimum tasarımı yapılmıştır. Optimum tasarım işlemi yapılmadan önce köprülerin sonlu elmanlar modeli ile tasarımı yapılarak köprülere etki eden maksimum yüklemeler elde edilmiştir. Bu köprülerin dört farklı sezgisel algoritma yöntemi (Yapay Arı Koloni Algoritması, Armoni Arama Algoritması, Parçacık Sürü Optimizasyonu ve Gri Kurt Optimizasyonu) ile optimum tasarımı yapılmıştır. Optimum tasarım probleminde kullanılan çelik malzeme miktarının minimum tutulması hedeflenmektedir. Tasarımda en uygun değer bulunurken, amaç fonksiyonunun gerilme, sehim ve geometrik sınırlayıcıları sağlaması gerekmektedir. Klasik tasarım ve optimum tasarım yöntemlerinin karşılaştırılması amacıyla üç açıklı bir köprü tasarlanarak çelik malzemesinden elde edilen tasarruf miktarı belirlenmiştir.
Değişken geometriye sahip kompozit çekirdekli sandviç plakların darbe davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, farklı hücre ve çekirdek geometrilerine sahip tamamen fiber takviyeli kompozitlerden oluşan sandviç yapıların darbe ve basma davranışları ile hasar mekanizmalarını deneysel ve sayısal olarak incelemektir. Bunun için ilk olarak üçgen, kare ve dikdörtgen hücreli çekirdekler ile yumurta koli ve kafes çekirdekli sandviç plakların üretimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bu sandviç yapılar üzerine yarı küresel uca sahip vurucular düşürülerek düşük hızlı darbe testleri yapılmıştır. Çalışmada hücre ve çekirdek tipinin, hücre yüksekliğinin ve çekirdek yoğunluğunun darbe mukavemeti üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Ayrıca yumurta koli, kafes ve kare çekirdekli sandviç yapıların ise basma testleri gerçekleştirilip hasar davranışları incelenmiştir. Aynı yüksekliğe sahip üçgen, kare ve dikdörtgen hücre çekirdekli numuneler 30 J'luk darbe enerjisine maruz kaldığında, dikdörtgen hücreli numunenin absorbe enerji miktarı kareden % 2.64, üçgen numuneden ise % 0.9 daha fazladır. Kare yapının maksimum temas kuvveti üçgen ve dikdörtgen hücreli sandviçlerden küçük olmasına karşın özgül temas kuvveti üçgenden % 15.52, dikdörtgen hücreli sandviçten ise % 16.29 daha fazladır. Basma testine tabi tutulan kare, yumurta koli ve kafes çekirdekli sandviç yapılar için, karede meydana gelen özgül maksimum yük değeri yumurta yapıdan % 33.2, kafes yapıdan ise % 78.1 daha fazladır. Ayrıca sonlu elemanlar metodu ile ilerlemeli hasar analizi uygulanmıştır. Bunun için LS-DYNA programında kullanılmak üzere kompozit malzemelerde üç boyutlu ilerlemeli hasar analizi imkânı sunan ve Hashin Hasar Kriteri'ni uygulayan MAT-162 malzeme modeli tercih edilmiştir. Sayısal sonuçlar, deneysel verilerle minimum % 81 oranında uyumlu elde edilmiştir.
Kurşun içermeyen piezoelektrik özellikli elastomer nanokompozit
Piezoelektrik özellikli elastomer kompozitler yüksek deformasyona uğrayabilme özelliklerinden dolayı önemli bir araştırma konusu olup piezoelektrik özellikli polimerlerin bir alt grubudur. Günümüzde kurşun içeren malzemelerin kullanımını insan sağlığı ve doğaya zararlarından ötürü azaltılması gerekmektedir. Bu nedenle kurşun içermeyen piezoelektrik malzemeler geliştirmeye ve uygulamalarına dönük çalışmalara daha fazla ihtiyaç bulunmaktadır. Sunulan tezde bahsedilen nedenden dolayı kurşun içermeyen ve tip 2 FKM kauçuk ile hazırlanan numuneler ile hem FKM kauçuğun piezoelektrik özelliği hem de vulkanizasyon ile polarizasyon koşullarının piezoelektrik özellik üzerine etkisi incelenmiştir. Piezoelektrik özelliğin tespiti dinamik kuvvet altında açık devre voltajı ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Vulkanizasyonun piezoelektrik özelliği düşürdüğü fakat hem vulkanize hem de ham kauçuğun uygun polarizasyon ile piezoelektrik özelliğinin arttırılabildiği tespit edilmiştir. Vulkanize kauçuk numunede en yüksek 20 V açık devre voltajı ölçülürken ham kauçukta 27 V olarak ölçülmüştür. Çalışmada ayrıca polarizasyon prosesinin hem vulkanize hem de ham kauçuklarda çapraz bağ oluşumu ile ilişkisi incelenmiş ve polarizasyon sırasında elektrik alanın uygulanan seviyelerde çapraz bağ oluşumuna önemli bir etkisi tespit edilmemiştir. Fakat polarizasyonun yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi durumunda malzeme basınç altında yüksek sıcaklıkta beklerse uygun koşullar sağlandığı için bir miktar çapraz bağ oluşumu görülmektedir. Bu çalışmada üretilen FKM kauçuğun elastik özelliğin gerektiği piezoelektrik uygulamalarda kullanımı uygundur.