9
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Modifiye nanokil ilaveli cam elyaf takviyeli polyester matrisli kompozit malzemelerin farklı çevresel şartlar altında fiziko-mekanik özelliklerinin incelenmesi
Cam fiber takviyeli termoset matrisli kompozitler günümüzde havacılık, uzay, yapı, otomotiv, denizcilik, depolama sistemleri gibi sanayilerde endüstriyel ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır. Özellikle denizcilik, depolama sistemleri gibi endüstrilerde yer alan firmaların üretim maliyetlerini düşürme, çevreye olumsuz etkisi az olan malzemeler geliştirme ve geri dönüşüme uygun malzemelerle çalışma, üretim esnasında enerji verimliğini arttıran teknolojiler ve aynı zamanda daha fonksiyonlu özelliklere sahip ürün geliştirme gibi karşıt isteklerin karşılanmasında polimer esaslı kompozit malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat denizcilik ve su depolama sistemleri gibi alanlarda kullanılan kompozit malzemeler bulundukları ortamda çeşitli mekanik ve korozif ortamlara maruz kalmaktadır. Bu durum, cam fiber takviyeli plastiklerin üstün performanslarına rağmen, sulu ve kimyasal ortamlara maruz kaldıklarında önemli bir bozunmaya uğramalarına ve bunun sonucunda da mekanik performans ve dayanıklılıklarında önemli kayıplar yaşanmasına yol açmaktadır. Bu durum kompozit malzemelerin farklı malzemelerle desteklenme ihtiyacını ortaya çıkarmaktadır. Son zamanlarda nanoteknoloji alanındaki gelişmelerle birlikte, oldukça düşük miktarlarda nano toz malzeme ilavesi ile plastik matrisli kompozitlerin performansının iyileştirilmesine yönelik çalışmalar göze çarpmaktadır. Çünkü nano kil, yüksek mekanik, termal, fiziksel özelliklerin yanı sıra yüksek aspekt oranlı fiziksel yapısı, üretilecek nanokompozitlerde dolambaçlı yol oluşumu yoluyla gaz ve sıvı malzemelerin difüzyonuna karşı yüksek bariyer özellikleri elde etmek için benzersiz bir fırsat sunmaktadır. Nano killerin kompozit yapı içinde homojen dağıtılması, fiziksel özelliklerinin daha da iyileştirilebilmesi için ince bir hidrofobik tabaka ile kaplanması işlemi tek başına nano kil ilavesine göre daha gelişmiş özellikler elde edilebilmesini sağlamaktadır. Gerçekleştirilen tez çalışmasında modifiye nano kil kullanılarak, bu malzemelerin farklı çevresel koşullardaki fiziko-mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmada cam fiber takviye ve polyester matris miktarı sabit tutulmuş, nano kil ve modifiye nano kil miktarının tuzlu su, saf su ve hava ortamı gibi çevresel şartlar altında, kompozitin fiziko-mekanik özellikleri üzerine etkisi tespit edilmiştir. Sonuç olarak, cam elyaf kumaş takviyesi ile mekanik özelliklerde artış gözlense de nano kil ilave miktarına ve modifiye işlemine bağlı olarak fiziko-mekanik özelliklerde nano kil topaklanması kaynaklı azalma gözlenmiştir.
İki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 ısing nanoparçacığının dipol-kuadrupol etkileşmesi altında manyetik ve kuadrupol özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, bilineer (dipol-dipol/ J), bikuadratik (kuadrupol-kuadrupol / K), dipol-kuadrupol (ya da tek / L) ve kristal alan (tek-iyon anizotropisi / D) etkileşmeli iki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 Ising homojen ve kompozit nanoparçacığın (NP) mıknatıslanma (M) ve kuadrupol (Q) özellikleri çift (bağ) yaklaşım yöntemi kullanılarak incelendi. Spin-1 Ising modeli yardımı ile kare örgü üzerindeki çekirdek (C), çekirdek-yüzey (CS) ve yüzey (S) bölgeleri için bağ enerji parametreleri (ε_ij) elde edildi. Bağ enerjileri kullanılarak öz uyumlu bağ değişken (P_ij) denklem sistemi çözülerek mıknatıslanma (M) ve kuadrupol (Q) düzen parametreleri hesaplandı. Bu çalışmada ilk olarak iki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 Ising homojen ve kompozit nanoparçacık için mıknatıslanmanın ve kuadrupol düzen parametresinin sıcaklığa bağlılığı sonuçları verildi. Farklı, dipol-kuadrupol etkileşme, yarıçap ve manyetik alan değerleri için mıknatıslanma ve kuadrupol düzen eğrileri detaylıca incelendi. Daha sonra, homojen ve kompozit nanoparçacık için manyetik ve kuadrupol histerezis eğrileri farklı dipol-kuadrupol etkileşme, sıcaklık ve yarıçap değerleri için elde edildi. Özellikle histerezis eğrileri üzerinde L parametresinin etkisi ayrıca incelendi. Bu sonuçlara ilave olarak, farklı manyetik alan ve sıcaklık değerleri kullanılarak homojen ve kompozit nanoparçacık için mıknatıslanmanın kristal alana göre değişimi bulundu. Farklı sıcaklık, dipol-kuadrupol etkileşme ve kristal alan parametreleri kullanılarak homojen ve kompozit nanoparçacık için kuadrupol değerinin manyetik alana göre değişimi hesaplandı. Tez çalışmasından elde edilen sonuçları özetleyecek olursak; iki-boyutlu ve kare örgülü homojen ve kompozit nanoparçacıkların manyetik ve kuadrupol özelliklerin araştırılmasında elde edilen yeni özelliklerin bilineer, bikuadratik, kristal alan etkileşmelerine ilave olarak dipol-kuadrupol etkileşme değerinin de etkili olduğu bulunmuştur. Sonuçlar, yapılan diğer teorik çalışmalar ile karşılaştırıldı ve literatür ile uyumlu olduğu gözlendi.
β-karoten ve lutein ayrımı için grafen oksit ve türevi HPLC sabit fazlarının geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında; gıda, çevre ve sağlık gibi farklı alanlarda uygulamaları bulunan grafen oksit ve türevlerinin sıvı kromatografisinde sabit faz olarak kullanımı için grafen oksit, Si-GO ve Si-GO-C18 materyallerinin sentezlenmesi, karakterizasyonlarının yapılması, β-karoten ve lutein moleküllerinin ayrımı için metotların geliştirilmesi ve bu metotların validasyonunun yapılması amaçlanmıştır. H2SO4 ve H3PO4 ile modifiye edilmiş Hummers metodu kullanılarak sentezlenen grafen oksit (GO), daha önce aminopropil silika üzerine kimyasal olarak bağlanarak Si-GO sabit fazı daha sonra bu sabit üzerine C18 bağlanarak Si-GO-C18 sabit fazı elde edilmiştir. Sentezlenen GO, Si-GO ve Si-GO-C18 materyallerinin karakterizasyonları UV-vis, FTIR, TEM ve SEM analizleri ile yapılmıştır. Yüksek okside elde edilen GO nano partikülleri FTIR analizine tabi tutularak grafen okside hidrofiliklik veren -OH ve -COOH grupları ile C=C, C=O ve epoksit (C–O–C) pikleri tespit edilmiştir. GO`de bulunan -OH ve -COOH piklerinin bir kısmının azalarak peptit bağının oluştuğu gözlenmiştir. Ayrıca Si-GO-C18 spektrumunda GO üzerine C18 bağlanmasını gösteren -CH titreşimleri tespit edilmiştir. Elde edilen GO ve sabit fazların TEM ve SEM görüntülerinin de FTIR analizini desteklediği görülmüştür. Elde edilen Si-GO ve Si-GO-C18 sabit fazlarının her ikisi de farklı kolonlara yüksek basınçta doldurulmuştur. Kolonlar sırasıyla metanol, saf su ve asetonitril ile yıkanarak analizlere hazır edilmiştir. Si-GO kolonu üzerinde β-karoten ve lutenin ayrımı için hem izo kritik hem de gradient ayırmalar yapılmış ve istenen ayrımların yapılamadığı görülmüştür. Ayrımları iyileştirmek için kemometrik dizayn yapılmış ve 21 farklı metot oluşturarak ayırma gücü ve tabaka sayıları hesaplanmıştır. Kemometrik tasarımın arzu edilirlik fonksiyonu (D) kullanılarak optimum metot parametreleri IPA mobil faz bileşimi %25, akış hızı 1,8 mL/dak ve sıcaklık 30°C olduğu belirlenmiştir. Optimum parametreleri belirlenen metodun validasyon çalışmaları için % bağıl standart sapma, % geri kazanım, LOD, LOQ ve R2 değerleri hesaplanmıştır. β-karoten ve lutein için %RSD değerlerinin 3,40 ve 2,76, geri kazanım değerlerinin %90 ve %93, LOD ve LOQ değerlerinin sırasıyla 0,27 ve 0,34 mg/L ile 0,09 ve 0,11 mg/L olduğu bulunmuştur. Si-GO-C18 kolonu kullanılarak metot tespit etme çalışmalarında hem izo kritik hem de gradient ayırmalar yapılmıştır. İzo kritik çalışmalardan istenen sonuç elde edilememiş ve gradient ayırmalardan Metot 6`nın β-karoten ve lutein ayrımı için uygun olduğu ayırma gücü ve tabaka sayıları hesaplanarak tespit edilmiştir. Metodun β-karoten ve lutein için %RSD değerlerinin 0,86 ve 1,09, geri kazanım değerlerinin %95 ve %80, LOD ve LOQ değerlerinin sırasıyla 0,26 ve 0,27 mg/L ile 0,80 ve 0,82 mg/L olduğu bulunmuştur.
Yeni nesil membran üretimi ve meyve suyu endüstrisinde uygulamaları
When membrane processes are compared to conventional processes, they have significant advantages for instance, providing decrease in operation time and cost with saving nutritious components and sensory parameters in food production plants. Especially, in fruit juice industry, UF membranes are utilized for clarification by eliminating big molecules like suspend proteins, fat and polysaccharides, which leads turbidity. Although, UF membranes have many advantages like its affordable cost, higher film forming ability, excellent mechanical properties, and superior chemical and thermal resistance, it has a major drawback leading the fouling of the membrane. To get rid of this problem, many researchers focused on the modification of membrane surface to both increase hydrophilicity and enhance antifouling characteristics. In this study, PSF/PEI (20wt%, 2wt%) UF membranes and PSF/PEI (17wt%, 2wt%) MF membranes were prepared with the addition of different concentrations of TiO2 and Al2O3 nanoparticles (0.01, 0.03, 0.05 wt %) using phase inversion method to alter the structural and morphological properties of membranes. Turbid apple and pomegranate juice samples supplied from Döhler Inc. (Karaman, Turkey) were clarified by using cross flow membrane filtration system and dead-end filtration system at 5.4 bar trans-membrane pressure, respectively. Prepared nanocomposite membranes were characterized by using scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), water-contact angle porosity and pure water flux. To investigate fouling resistance of nanocomposite membranes flux recovery ratio (FRR), flux decay ratio (DR), relative flux reduction (RFR) values were also calculated. In addition, clarified apple and pomegranate juice samples were characterized in terms of color, turbidity, total soluble solid, total antioxidant capacity (ABTS radical scavenging method and DPPH radical scavenging method) and total phenolic content. Total monomeric anthocyanin pigment content of pomegranate juice was also determined. The clarified juices obtained using new generation nanocomposite membranes were compared with the clarified product juice samples supplied from Döhler Inc. Membrane characterization and fruit juice characterization results demonstrated that fabricated new generation nanocomposite membranes were effective in apple and pomegranate juice clarification. Among these fabricated new generation nanocomposite membranes, the ones prepared with the addition of 0.01% of TiO2 UF membrane and prepared with the addition of 0.05% Al2O3 MF membrane exhibits superior performance in terms of clarification of apple juice and pomegranate juice, respectively.
Solüsyondan proses edilebilir çubuk yapısında moleküler yarı iletkenler ve alan etkili transistör uygulamaları
The structural design and synthetic development of novel n-channel organic semiconductors have attracted considerable scientific and technological attention in order to understand the fundamentals of charge-transport mechanisms in organic (opto)electronics. Although large number of n-channel semiconductors have been reported in the literature over the past few decades, solution-processable and air-stable n-channel semiconductors are still scarce. Herein, we report the design, synthesis, single crystal structures, optoelectronic properties, solution-processed thin-film morphologies/microstructures, and organic field effect characteristics of two molecular indeno[1,2-b]fluorenes containing (triisopropylsilyl)ethynyl groups in the 2,8-positions functionalized with carbonyl and dicyanovinylene moieties in the 6,12-positions. Inclusion of electron-withdrawing carbonyl, dicyanovinylene, and (triisopropylsilyl)ethynyl groups to indeno[1,2-b]fluorene cores create fully acceptor type -conjugated structures, 2,8-(triisopropylsilyl)ethynyl-indeno[1,2-b]fluorine-6,12-diones (TIPS-IFDK) and 2,8-(triisopropylsilyl)ethynyl-indeno[1,2-b]fluorine-6,12-bis(dicyanoviynlene) (TIPS-IFDM). HOMO/LUMO energies of the new compounds are -5.77/-3.65 eV and -5.84/-4.18 eV for TIPS-IFDK and TIPS-IFDM, respectively. Slightly increased optical band gaps of 2.12 eV (for TIPS-IFDK) and 1.66 eV (for TIPS-IFDM) compared to previously developed donor-acceptor type indenofluorenes could be attributable to their acceptor type -conjugated structures. Solid-state arrangements and intermolecular - interactions of TIPS-IFDK and TIPS-IFDM were examined via single single-crystal X-ray diffraction (XRD) analysis. The new semiconductors exhibited 1-D columns in the solid-state. OFETs in top-contact/bottom-gate transistor geometry utilizing TIPS-IFDM semiconductor layer fabricated via solution-shearing possessed n-channel charge transporting characteristics with an air-stable electron mobility 0.02 cm2 (V s)-1 and Ion/Ioff ratios of 107. However, TIPS-IFDK exhibited three orders of magnitude lower electron mobility in OFETs because of less effective - interactions and the poor crystallinity in thin-film phase, and TIPS-IFDK based OFETs did not exhibit ambient stability. Electronic effects of (trialkylsilyl)ethynyl grops substitutions on frontier molecular orbitals were reavealed by DFT calculations. To the best of our knowledge, TIPS-IFDM is the first example of a solution-processable, air-stable n-type molecular semiconductor functionalized with (trialkylsilyl)ethynyl groups along the long molecular axis. Our results clearly provide a novel molecular design approach for the development of easily synthesizable, solution-processable semiconductors for ambient-stable n-channel organic field-effect transistors and potentially various organic (opto)electronic technologies.
Koruyucu ve elektrik gücü sağlayıcı askeri kıyafetlere yönelik malzeme seçeneklerinin değerlendirilmesi
Ballistic vests used in military applications are usually made out of layers of various materials and then combined to form a solitary conservative vest. Contrasted with bygone eras, functionality and productivity of ballistic vests have improved to a critical sum. ANSYS was explicitly used to compute such finite element analysis and the initial segment of the postulation dealt with the determination of material used for the first/front layer of the vest. Since nowadays all ballistic vests almost use Kevlar and epoxy layers in the material formation of the vest, the similar material candidates were chosen for this research as well. Practically, the only choice of material that had to be decided is for the front layer of the vest since many different materials can be used in that regard. Silicon Carbide (SiC) was picked on the grounds that it demonstrated the least deformation and least stress compared to other materials that were tested in ANSYS. In total; three materials were tested and evaluated respectively were Silicon Carbide, Boron Carbide (BC) and Alumina (Al2O3). In order to prove the protection of the ballistic vest design and its reliability in the ballistic sense, 6 (six) flawless shots were fired at certain points on the vest, based on American NIJ standards. In short, the thesis examines the protection of ballistic protective vests from serious military injuries during combat and the development of a hybrid solution that will provide the vest with a new function to provide the power needs of the equipment the soldier will need during combat. In addition, a novel idea is proposed to the literature by adding the fourth layer into the FEA based examined ballistic vest.
Omega-3 yağ asitlerinin nişasta nanopartiküllerle stabilize edilmiş emülsiyonlar içine enkapsüle edilmesi
The main purpose of the thesis is to produce starch nanoparticles to be used as an emulsion stabilizer. In the first part of the thesis, starch nanoparticles were produced via acid hydrolysis and the starch nanoparticles were characterized in terms of morphological properties and size, crystallinity and structural properties. Pickering emulsions were prepared in two different oil fractions (Φ0.6 and Φ0.8) with different oils (sunflower and corn oil). To determine the starch nanoparticle which provides the best emulsion stability, emulsions were prepared with addition of 2% (mg starch/g emulsion) starch nanoparticles. Emulsions were stored for 30 days at room conditions and phase separation was visually examined. The most stable emulsion was prepared with corn oil at Φ0.6 oil fraction when the starch nanoparticle (%2) produced with a 1:3 starch:H2SO4 ratio and 3 days hydrolysis (1:3 (3)) was used as stabilizer. In the second part of the thesis, omega-3 fatty acids were encapsulated in Pickering emulsions. Flaxseed oil was selected as the omega-3 fatty acid source. The emulsions were prepared using flaxseed oil at a Φ0.2 oil fraction with the addition of 3% starch nanoparticles (1: 3 (3)). The emulsions were stored for 15 days at 25±1°C. Changes in the emulsions during storage were examined in terms of physical stability, peroxide number, pH, particle size, and zeta potential. Pickering emulsions stabilized with starch nanoparticles to encapsulate omega-3 fatty acids made flaxseed oil more resistant to primary oxidation.
Katı oksitli yakıt pilleri katot malzemeleri için La0.5Sr0.5Fey(M=Ni/Co)1-yO3 üretimi ve karakterizasyonu
Son zamanlarda tüm dünyanın olumsuz etkilendiği iklim değişikliğinin temel sebeplerinden biri küresel ısınmayı attıran sera gazlarındaki artış olarak değerlendirilmektedir. Bu nedenle fosil yakıtların kullanımın azaltılması ve temiz enerjiye geçişin hayati rol oynadığı günümüzde artık yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımın arttırılması büyük önem arz etmektedir. Ayrıca, fosil yakıtla çalışan otomobillerin yerine artık ülkemizde de elektrikli araçlar üretilmeye başlanmıştır. Geleceğin teknolojisi olan hidrojen gün geçtikçe ülkemizde de önemi artmaya başlamıştır. Bu kapsamda Türkiye Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı "Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası" isimli raporu 19 Ocak 2023 tarihinde yayımlamıştır. Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı katı oksitli yakıt pilleri yakıttan doğrudan elektrik üreten elektrokimyasal aygıtlardır. Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı katı oksitli yakıt pilleri çevre dostu, yüksek performanslı pillerdir. Katı oksit yakıt pilleri için mevcut standart çalışma sıcaklıkları 800°C ile 1000°C arasındadır ve bu kadar yüksek sıcaklığın ise yakıt hücrelerine zarar verdiği yani pil ömrünü düşürmektedir. Son zamanlardaki yapılan çalışmaların amacı orta sıcaklıkta (500°C -800°C) yüksek performansa sahip katı oksitli yakıt pili bileşenleri için yeni malzemeler geliştirmektedir. Katı oksitli yakıt pili bileşenleri anot, katot ve elektrolittir. Katı oksitli yakıt pillerinde yaygın olarak kullanılan katot malzemesi La1-xSrxMnO3 (LSM) olarak bilinmektedir. Yüksek sıcaklıklarda çalışan LSM malzemelerine alternatif olarak orta sıcaklık uygulamaları için LaFeO3 malzemesi potansiyel malzemeler arasında yer almaktadır. Bu çalışmada LaSrFeO3 malzemesi farklı konsantrasyonlarda nikel ve kobalt katkılanarak hazırlanmıştır. Nikel ve Kobalt katkılamanın malzemenin kristalografik yapısını ve morfolojik yapısını nasıl etkilediği araştırılmıştır. Katı hal yöntemi ile hazırlanan malzemeler x-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımı X-Işını Analizi (EDX), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) yöntemleri ile karakterize edilmiştir.
Yarı iletken metal oksitlerin fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Gelişmiş oksidasyon prosesleri, geniş anlamda, su ve atık sudaki organik (ve bazen inorganik) materyalleri hidroksil radikalleri (·OH) ile reaksiyonu ve oksidasyon yoluyla uzaklaştırmak için tasarlanmış bir dizi kimyasal arıtma prosedürüdür. Bu yöntem, Ultra Violet veya görünür ışığı (visible) kullanılarak aktif hale getirilmiş bir yarıiletken ile atık sulardaki zararlı maddelerin bulundukları ortamda "parçalanarak" zararsız ürünlere (su, karbondioksit ve mineral tuzlar) dönüşmesini amaçlamaktadır. Özellikle bunlardan boyar madde molekülleri ve aromatik özellikli malzemeler görünür ışığı absorplayabilmektedirler. Yapılan çalışmalar atık su arıtımında fotokatalizör olarak Çinko Oksitin daha etkili olduğunu göstermiştir. Bu tez çalışmasında, Çinko Oksit yarıiletken fotokatalizörleri Bor elementi katkılaması uygulanarak, fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesiyle daha yüksek oranda ve tekrarlanabilirlikte karsenijonetilerin etkisiz bileşenlere çevrilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan filmler kimyasal banyo depolama yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Depolanan %0.5, %1.5 ve %2 katkı oranlarında ki filmler, önemli kirleticilerden olan ve toksik özellik gösteren Metilen Mavi, Reaktif Kırmızı 180 organik boyaları ihtiva eden atık suların arıtımında Ultra violet ve görünür ışık altında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre UV-A ışıması altında %2 bor katkılı numune için giderim verimi %100 iken görünür ışık altında bu verim %6… olarak elde edilmiştir. Ayrıca bu filmlerin tekrar kullanılabilirlik testleri yapılmış ve %2 bor katkılı numune için 15 tekrar da bile filmlerde bozulma ve verim kaybı yaşamadığı belirlenmiştir. Yapısal karakterizasyon sonuçlarına göre, yapının wurzite kristal fazında altlıklar üzerine depolandığı belirlenmiştir. Morfolojik analizler neticesinde hekzagonal nano boyutlu çubukların film yüzeyini kapladığı görülmüştür. Optik bant boşluk enerjileri katkısız ve %2 bor katkılı numuneler için sırasıyla 3.15 eV ve 3.05 eV olarak hesaplanmıştır. Filmlerin aktivasyon enerji değerleri ev yapımı deney düzeneği ile sıcaklığa bağlı akım-gerilim ölçüm yöntemi ile belirlendi. Buna göre filmlerin düşük sıcaklık bölgesinde ki aktivasyon enerji değerleri 22meV ile 44meV arasında iken, yüksek sıcaklık bölgesinde 59meV ile 99meV arasında olduğu hesaplanmıştır.