18
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Nano metal oksitlerin sentezi, yapay soğutma suyu bazlı nanoakışkanların elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması ve akıllı kent teknolojilerinde uygulanabilirliği
Kentleşme ve sanayileşmenin artmasıyla birlikte çevre ile ilgili endişeler artmaktadır. Bu durum, sürekli artan enerji talebiyle birleşince, teknolojik alanlarda enerji verimliliğini artırmaya yönelik çalışmaların önemi daha da belirgin hale gelmiştir. Sürdürülebilir teknolojiler daha az enerji tüketerek, çevresel sürdürülebilirlik, enerji verimliliği, çevre kirliliği gibi olumsuzlukların üstesinden gelebilmek için nano boyutlu malzemelere olan ilgi istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Yüksek termal iletkenliğe sahip metal oksit esaslı nanoyapıların akışkanlara eklenmesiyle özelliklerinin gelişmesine imkân vermektedir. Nanoakışkanların sahip oldukları termal performanslarının yanı sıra anti-korozyon potansiyelleriyle de dikkat çekmektedirler bu bağlamda sürdürülebilir ve akıllı kent sistemlerinde kullanıldıklarında, enerji tüketimini azaltarak çevresel etkilere katkı sağlayabilirler. Tez çalışması kapsamında, çeşitli nano metal oksitlerin sentezi gerçekleştirildi ve bu nano metal oksitlerin yapıları X-ışını kırınım analizi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi, Enerji dağılımlı x-ışını (EDX) spektroskopisi gibi yöntemlerle karakterize edildi. Ayrıca, morfolojileri Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Daha sonra yapay soğutma suyu bazlı temel akışkana ağırlıkça farklı oranlarda sentezlenen nano metal oksitler ilave edilerek nanoakışkanlar hazırlandı. Elde edilen nanoakışkanların elektrokimyasal özellikleri araştırıldı ve sürdürülebilir ve akıllı şehirlerde katma değerli ürünler olarak uygulanabilirliği değerlendirildi.
Magnezyum alaşımlarının yapay vücut sıvısındaki korozyon mekanizmalarının araştırılması
Metaller hemen hemen tüm sektörlerde kullanılan vazgeçilmez bir malzemedir. Metalik malzemeler zamanla korozyon yüzünden özelliklerini kaybetmektedirler. Korozyon olayı dinamik bir süreçtir. Bu süreç tüm ortam şartlarında gerçekleştiği gibi insan vücudunda da gerçekleşmektedir. İnsan vücudundaki akışkan ortam su, çözünmüş oksijen, klorür ve hidroksit gibi çeşitli iyonları içermektedir. Bu nedenle, insan vücudu biyomalzeme olarak kullanılan metaller için oldukça korozif bir ortamdır. Metalik malzemeler bazı avantajlarından dolayı biyomalzeme olarak kullanılmaktadır. Magnezyum alaşımları da biyomalzeme olarak kullanılmaktadır. Magnezyum ve alaşımları fiziki çevrede korozyona eğimlidir. Bu metaller doğaları gereği vücut içindeki korozif ortamla ve zamanla vücut ağırlığı ve kas hareketlerinin aşındırıcı etkisiyle korozyona uğramaktadır. Bu çalışmada, son yıllarda biyomalzeme olarak kullanılabilme özelliği araştırılan AZ31, AZ61, AZ63 ve ZM21 magnezyum alaşımlarının yapay vücut sıvısı (SBF) içindeki korozyon mekanizmasına NaOH ve H2O2 kimyasal yüzey modifikasyonu işleminin etkisi araştırılmıştır. Korozyon mekanizması, pH ölçümleri, hidrojen gazı çıkışı ölçümleri ve elektrokimyasal metotlar olan Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS), Tafel Ekstrapolarizasyon (TP) ve Dinamik Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (DEIS) yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Bu yöntemlerin ardından alaşımlar yüzeyinde gerçekleşen morfolojik değişiklikler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımı Spektrometresi (EDS), X-Işını Difraktometresi (XRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Optik Profilometre (OP) ve Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi (AAS) kullanılarak elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. Elde edilen bulgular; araştırılan numuneler arasında SBF çözeltisi içerisinde korozyona dayanıklı en iyi alaşımların sırasıyla AZ61, AZ63, AZ31ve ZM21 olduğunu göstermektedir. Yapılan kimyasal yüzey modifikasyonun da tüm alaşımların korozyon direncini arttırdığı görülmekle beraber bazı numunelerde H2O2 (AZ31, AZ61, AZ63), bazılarında NaOH (ZM21) etkili olduğu görülmüştür.
Grafen nanotüp ve cam elyafla güçlendirilmiş LED ile kürlenen polyester kompozit üretiminin araştırılması
Gelişen teknoloji ve sanayileşme, yeni malzemelerin keşfedilmesine ve geliştirilmesine neden olmuş, yüksek mekanik, fiziksel özelliklerin yanında yüksek korozyon direnci, sertlik, sıcaklık, hafiflik ve elektrik iletkenliği gibi özelliklere sahip olan kompozitlerin üretilmesine olanak sağlamıştır. Polimer kompozit üretiminde cam veya karbon elyaf takviyesi yanında özellikle son yıllarda nano partikül katkılı kompozitlerin üretimi önemli ölçüde artmıştır. Bu kapsamda son yıllarda Grafen Nanotüp (GNT)'ler iyi sertlik, olağanüstü dayanım, elektriksel özellikleri, mükemmel optik, ultra düşük ağırlık ve termal özellikleri nedeniyle araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Işık Yayan Diyot (LED) ile kürlenen polimer teknolojisi belirli alanlarda kullanılmasına rağmen mühendislik uygulamalarında kullanımı çok yeni bir konudur. Fotobaşlatıcı içeren polimer matrisler belirli bir dalga boyundaki LED ışığı altında hızla sertleşmeye olanak tanımaktadır. Böylece, kompozit üretim hızları artmakta ve tehlikeli madde sınıfında olan peroksitlerin kullanımını azaltılabilmektedir. Ayrıca, LED ışığı altında polimerleşme yüzeyden başladığı için üretim sürecinde açığa çıkan stiren emisyonlarının önemli miktarda azaltılması sağlanabilmektedir. Çalışmada matris malzemesi olarak foto başlatıcı içeren LED ile kürlenen polyester reçinesi (LED-PE), takviye elamanı olarak cam elyafı ve tek duvarlı karbon nanotüp olarak bilinen grafen nanotüp (GNT) kullanılmıştır. Kompozit üretiminde takviye malzemesi olarak dokuma cam elyafı ve %0, %0,001 , %0,003, %0,005, %0,01 ve %0,015 oranlarında GNT katılmıştır. Bu oranlara sahip GNT katkılı LED-PE kompozit ve cam elyaf dokuma takviyeli GNT'li LED-PE kompozit olmak üzere iki grup kompozit üretilerak deneyler gerçekleştirilmiştir. Sertleşmemiş reçine özellikleri için jelleşme süresi, jelleşme sıcaklığı, pik ekzoterm ve kürlenme sıcaklığı ile vizkozite ve reolojik özellikleri incelenmiştir. Üretilen GNT'li LED-PE kompozitler üzerinde ise eğilme dayanımı, çekme dayanımı, elastikiyet modülü, elastik limit, uzama yüzdesi, basınç dayanımı, Shore-D sertliği, darbe dayanımı, termal iletkenlik deneyleri ile empedans spektroskopisi, SEM, FT-IR ve TGA analizleri uygulanmıştır. Sonuç olarak; endüstriyel uygulamalarda kullanılabilecek LED ile kürlenen Polyester matrisli, cam elyaf ve GNT takviyeli üstün mekanik, fiziksel ve elektriksel özelliklere sahip yüksek performanslı polimer kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir.
Tek duvarlı karbon nanotüp takviyeli ultra yüksek performanslı betonların özelliklerinin araştırılması
Nanoteknolojinin gelişmesi ile birlikte inşaat sektöründe özellikle yapı malzemeleri alanında farklı özelliklere sahip nano malzemelerin kullanılması araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Nano malzemeler arasında günümüzün en büyük buluşlarından olduğuna inanılan karbon nanotüpler (CNT) boyutu ve olağanüstü mekanik özellikleri sayesinde, yüksek dayanımlı yeni nesil çimentolu kompozitler üretmek için yüksek potansiyele sahip olduğu yapılan çalışmalardan görülmektedir. Yapıların daha yüksek, daha uzun, daha dayanıklı ve daha hafif olma ihtiyacı yeni kompozit malzemelerin ortaya çıkmasına da etki etmektedir. Bu beklentilerin karşılanması amacıyla beton üzerine yapılan son araştırmalar neticesinde, geleneksel betona göre üstün özelliklere sahip olan ultra yüksek performanslı beton (UYPB) geliştirilmiştir. Bu çalışma ile yapı sektörünün ihtiyaç duyduğu UYPB üretiminde SWCNT takviyesi ile tasarlanan betonun taze ve sertleşmiş özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında çimento ağırlığının %0,01; 0,02 ve 0,03 oranlarında SWCNT ve toplam ağırlığın %4'ü oranında mikro çelik lif kullanılarak üretilen UYPB'nin mekanik, fiziksel, elektriksel ve mikro yapı özellikleri araştırılmıştır. Hazırlanan 4 farkı UYPB karışımlarının 1 tanesinde sadece mikro çelik lif, 3 tanesinde ise SWCNT+Mikro çelik lif katılmıştır. Hazırlanan UYPB karışımların taze beton özelliklerini belirlemek için kıvam, taze beton yoğunluğu, hava içeriği, büzülme ve hidratasyon sıcaklıkları ölçülmüştür. Sertleşmiş UYPB'lerin 2, 7, 28, 56 ve 90. günlerde yoğunluk, ultrases geçiş hızı, yüzey sertliği ve 90. günde renk değişimi deneyleri ile fiziksel özellikleri, 2, 7, 28, 56 ve 90. günlerde basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve 90. günde darbe dayanımı deneyleri ile mekanik özellikleri, böhme aşınma deneyi ile durabilite özelliği, özdirenç ölçümleri ile elektriksel özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca mikro yapı analizleri kapsamında SEM, FT-IR, XRD, TGA-DTA analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, SWCNT kullanımı ile UYPB'lerin taze beton ve durabilite özelliklerinin iyileştirilebileceği ve sertleşmiş beton özelliklerinde ise kabul edilebilir oranlarda azalmaların meydana geldiği tespit edilmiştir. SWCNT eklenmesi ve oranının artmasıyla elektriksel özdirencin azaldığı, SWCNT kullanımı ile iletken UYPB'nin üretilebileceği görülmüştür. Anahtar sözcükler: Ultra yüksek performanslı beton, Karbon nanotüp, Nano teknoloji, Büzülme, Elektriksel özellik.
Mikronize kolemanit katkılı ultra yüksek performanslı betonların mühendislik özelliklerinin incelenmesi
Dünya bor rezervinde Türkiye'nin en büyük paya sahip olması ve bor minerallerinin kullanım alanlarının gün geçtikçe artmasına bağlı olarak Ülkemizde bor ürünlerinin ve yeni üretim teknolojilerinin geliştirilmesi, geliştirilen ürün ve yöntemlerin ticarileştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmakta, sürdürülebilir kalkınmanın sağlanması amaçlanmaktadır. Yapılarında farklı oranlarda bor oksit içeren ve doğal bileşik özelliği gösteren bor minerallerinden kolemanit, ticari açıdan büyük bir öneme sahip olmakla birlikte, yüksek katma değerli ürünlere dönüştürülen başlıca bor mineralleri arasında yer almaktadır. Yapılan çalışmalarla çimento sektöründe de bor minerallerinin kullanımı önem kazanmaktadır. Bu çalışma ile mekanik, fiziksel ve durabilite özellikleri iyileştirilmiş kolemanit katkılı ultra yüksek performanslı beton (UYPB) üretimi amaçlanmıştır. Ultra yüksek performanslı beton karışımlarında kullanılacak olan en uygun kolemanit katkı oranının belirlenmesi için %0; 0,50; 1,00; 1,50; 2,00 oranlarında kolemanit ikamesi ile çimento deneyleri ön çalışma olarak gerçekleştirilmiştir. Ön çalışma sonuçlarına göre belirlenen %0,25; 0,50; 1,00 oranlarında kolemanit katkısı ile UYPB karışımları hazırlanmıştır. UYPB numuneleri üzerinde taze ve sertleşmiş beton fazında çeşitli deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kolemanit katkılı çimento hamurları hazırlanarak XRD, FT-IR, DTA-TG ve SEM analizleri ile hidratasyon gelişimleri incelenmiştir. Hazırlanan UYPB karışımlarının taze beton özelliklerinin belirlenmesi için yayılma çapı, yoğunluk, hava içeriği, büzülme ve hidratasyon sıcaklıkları ölçülmüştür. Sertleşmiş beton fazında, 2, 7, 28, 56.günlerde yoğunluk, basınç ve eğilme dayanımı, schmidt yüzey sertliği, ultrases geçiş hızı ile 56.günde ise darbe dayanımı, elektriksel iletkenlik, karbonatlaşma direnci, kapiler su emme, aşınma dayanımı, sülfat direnci, donma çözülme direnci deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlara göre, kolemanit katkısı ile UYPB fiziksel, mekanik ve durabilte özellikleri iyileştirilmiş daha geçirimsiz bir beton elde edilebileceği; UYPB için %1 oranında kolemanit katkısının en iyi performansı sağladığı tespit edilmiştir.
Investigation of non-bearing exterior walls in public housing by life cycle assessment (LCA) method, Düzce example
In the world, 40% of energy consumption takes place in industry, 31% in buildings, 19% in transport, 5% in agriculture and 5% in other areas. Approximately 40% of energy losses in buildings are realised in external walls. In the construction sector, it is important to use resources efficiently in the production, use, maintenance and disposal of building elements. In this context, the Life Cycle Assessment (LCA) method has been developed in order to identify and reduce the environmental impacts of products and services. LCA is used to determine the material, energy flow and environmental impacts in the system during the extraction, production, distribution, use and disposal of raw materials in the production of a building material. This study covers the exterior walls of the buildings in the mass housing area with a total of 7000 houses built in Düzce after the earthquakes in 1999. Considering the production, distribution, use and disposal of the building materials in the exterior wall sections of the buildings, analyses were made with the LCA method. Within the scope of this study, a total of 5 exterior wall models were analysed. The exterior wall models analysed are firstly the existing brick wall, brick wall in accordance with TS-825, concrete wall, aerated concrete wall and pumice & briquette concrete wall. These external wall models were evaluated by calculating their thermal transmittance resistance according to U=0,6 for Düzce province located in the second degree day zone in accordance with TS-825 regulation. As a result of the LCA analyses of the exterior wall models, it was determined that the least costly exterior wall section was aerated concrete in accordance with TS-825 and the wall with the highest LCA cost was concrete wall. When "Aerated concrete wall" conforming to TS-825 is taken as a reference, it is understood that the LCA cost of the pumice-brick wall is approximately 22% more, the brick wall conforming to TS-825 is approximately 24% more and the concrete wall conforming to TS-825 is approximately 44% more. However, it is understood that the LCA cost of the existing brick wall that does not comply with TS-825 is approximately 2% more. In terms of carbon cost, the highest cost was found to be in the concrete wall. It was determined that there are statistically significant differences (sig. 0.00) between the LCA costs and carbon costs of the exterior wall models at 95% confidence interval. As a result of the analyses and evaluations, it is understood that the most suitable wall model in terms of total LCA cost in permanent residences in Düzce province is Aerated concrete wall. However, it is evaluated that the initial construction costs of the buildings should also be analysed together with the LCA cost analyses.
Çimento ve alkali aktivasyonlu harçlarla kaplanmış hafif agregaların beton üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Dünyada, özellikle de Türkiye'de büyük rezerv alanına sahip olan pomza, kullanım alanı farklı birçok sektör olmasına rağmen, kullanım miktarı bakımından ülke ekonomisine katkı sağlayacak seviyelere ulaşamamıştır. Boşluklu yapısından dolayı yoğunluğu ve mekanik özellikleri düşük seviyededir. Bu nedenle taşıyıcı hafif beton uygulamalarında kullanımı tercih edilmemektedir. Ancak, pomza gibi boşluklu agregaların yüzeyleri kaplanarak mekanik özelliklerinde iyileştirme yapmak ve taşıyıcı hafif beton üretiminde kullanmak mümkündür. Bu çalışmada, pomza agregaları farklı özelliklere sahip çimento hamuru ve alkali aktive edilmiş harçlarla kaplanmıştır. Çimento hamurları, 0,50 - 0,55 su/çimento oranı ve 0,30 - 0,35 su/çimento oranı ile %1,5 süper akışkanlaştırıcı kullanarak elde dilmiştir. Alkali aktivasyonlu harçlar oluşturulurken, uçucu kül, su, kum ile alkali aktivatör olarak 8 mol, 10 mol ve 12 mol sodyum silikat (NaOH) ile sodyum hidroksit (Na₂SiO₃) sulu çözeltisi kullanılmıştır. Kaplamada kullanılan çimento hamuru ve alkali aktive edilmiş harçların, yayılma, Marsh hunisi akış süresi, basınç dayanımı ve eğilme dayanımı testleri gerçekleştirilmiştir. Kaplanan agregaların ise su emme, darbe dayanımı, tane dayanımı, özgül ağırlığı, gevşek birim hacim ağırlığı, mikro yapı incelemesi ve kaplanabilirlik özellikleri araştırılmıştır. Kaplanmış agregalarla üretilen betonların, fiziksel özelliklerinin yanı sıra basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, eğilme dayanımı, kılcal su emme, yüksek sıcaklık, donma çözülme ve mikro yapıları incelenmiştir. Kaplamada kullanılacak malzemelerin akışkanlığının, kaplanma performansını artırdığı görülmüştür. Kaplanan agregaların tane dayanımlarında artış meydana geldiği ve su emme oranında %59'a kadar azalma sağlandığı tespit edilmiştir. Kaplanmış agregalarla üretilen betonların mekanik özelliklerinde (basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, eğilme dayanımı) artış ve kılcal su emme miktarında azalmalar olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, agregaların kaplanması ile performansının arttığı ve bunlarla üretilecek betonun taşıyıcı hafif beton özelliklerini taşıdığı tespit edilmiştir. Anahtar Sözcükler: Pomza, Yapısal Hafif Beton, Kaplanmış Agrega, Çimento Hamuru, Alkali Aktivasyonlu Harç
Hidrografik (su transfer) kaplama ve ultraviyole (UV) baskı işleminin mobilya yüzeylerinde kullanımının incelenmesi
Bu çalışmada, ahşap esaslı kompozit levhalardan üretilmiş mobilya ve dekorasyon elemanlarının yüzeylerinde hidrografik kaplama (HGK) ve ultraviyole (UV) baskı işleminin kullanılabilirliğinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda, parlak beyaz renkte 8 mm kalınlıkta; high gloss akrilik kaplı MDF, PVC kaplı MDF ve MDF lam hazır levhalar ile selülozik, poliüretan, akrilik ve su bazlı lake boya uygulanmış levhalar tercih edilmiş, levha yüzeylerine HGK ve UV baskı işlemi yapılmıştır. Hazırlanan örnek levhaların ev içi kimyasallarına karşı maruz kaldığı etkiyi taklit etmek amacı ile Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu'nun (TÜBİTAK) 221O551 numaralı proje desteği ile "Görüntü İşleme Tabanlı Ovalama Test Cihazı (GİTOTC)" tasarlanmış ve üretilmiştir. GİTOTC'nin ovalama işlemi esnasında TS EN ISO 11998 standartlarında belirtilen esaslarına göre çalışma doğruluğu, Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından incelenmiş ve kalibrasyon sertifikası alınmıştır. Hazırlanan örneklere çeşitli ev içi kimyasalları kullanılarak ASTM D1308-20 (2020) ve TS EN ISO 11998 (2006)' ya göre GİTOTC ile ovalama işlemi gerçekleştirilmiştir. Ovalama işlemi sonrası örnek yüzeylerinde meydana gelen değişimleri tespit etmek için aşınma (ASTM E112-13), renk (ASTM D2244-21), parlaklık (TS EN ISO 2813), yapışma (ASTM D3359-23), çizilme (TS EN 15186), sertlik (ASTM D4366-95) ve pürüzlülük (TS 2495 EN ISO 3274) testleri yapılmıştır. Ayrıca, ovalama işlemi öncesi ve sonrasında cihaz içerisine entegre edilen "stüdyo kabini" ile her bir örneğin dijital görüntüleri kayıt altına alınmıştır. Matlab Graphical User Interface (GUI) görüntü işleme programı kullanılarak "Yüzey Kusur Analizi Yöntemi (YKAY)" isimli bir yazılım geliştirilmiş, bu yazılım ile örnek görüntülerinin aşınma, renk ve parlaklık değişimleri analiz edilmiştir. Araştırma sonucunda ovalama işlemi yapılmış HGK'lı örneklerde, UV baskı işlemi yapılmış örneklere göre aşınma değerinde %27,44, renk değişimi değerlerinde %124,63, parlaklık değerlerinde %97,17, çizilme değerlerinde %5,59, sertlik değerlerinde %26,67'lik bir artış, yapışma değerlerinde %39,24, pürüzlülük değerinde %544,26'lik bir azalış belirlenmiştir. Genel olarak HGK ve UV baskı işlemi ile kaplanmış tüm ahşap esaslı levha yüzeylerinde başarılı sonuçlar elde edilmiştir. UV baskı işlemi ile kaplanmış örnekler HGK'lı örneklere göre daha iyi performans göstermiştir. Anahtar Sözcükler: Hidrografik Kaplama (HGK), Ultraviyole
Atık araç lastik tozlarının cam elyafı takviyesiyle polimer matrisli kompozitlerde kullanım
Bu tez çalışmasında, atık araç lastiklerinden elde edilen atık lastik tozu, cam elyaf ile güçlendirilerek stiren bazlı epoksi reçine içinde dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Atık lastik tozu içeren stiren bazlı epoksi reçine, metil etil keton katalizörü kullanılarak ve el yatırma yöntemiyle oda sıcaklığında üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, çekme dayanımı ve üç nokta eğilme dayanımı testleri ile değerlendirilmiş ve ortalama dayanım değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, düşük hız darbe testleri yapılarak malzemelerin darbe direnci incelenmiştir. Çekme testi, malzemenin maksimum gerilim altında dayanımını ve elastikiyetini analiz ederek, lastik tozunun kompozitin çekme mukavemetine etkisini ortaya koymuştur. Eğme testi, kompozitin bükülme dayanımını ve rijitliğini inceleyerek, cam elyafın ve lastik tozu katkısının bükülme davranışı üzerindeki etkisini değerlendirmemize olanak sağlamıştır. Darbe testi ise kompozitlerin ani darbelere karşı direncini ve enerji absorpsiyon kapasitesini ölçmek amacıyla yapılmış, malzemenin kırılma tokluğu hakkında bilgi sağlamıştır. Bu testler sonucunda elde edilen veriler, atık lastik tozu oranının kompozit malzemenin dayanıklılığı üzerinde ne derece etkili olduğunu göstererek, geri dönüştürülmüş atıkların endüstriyel kullanımı için önemli bulgular sunmuştur. Sonuç olarak, bu çalışma, geri dönüşümden elde edilen malzemelerin kompozitlerde kullanım potansiyelini değerlendirmekte ve çevresel sürdürülebilirlik hedeflerine katkı sağlamak amacıyla atıkların değerli bir kaynak olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Yeni silan modifiyeli grafen oksit / polimer hibrit nanokompozit sentezi
Grafen oksit bazlı polimer nanokompozitler, sahip oldukları termal, elektriksel, mekanik, antibakteriyel, korozyon ve aşınma direnci özelliklerinden ötürü endüstriyel uygulama alanına (inşaat, biyomedikal, otomotiv, ambalaj, enerji, savunma, tıp, biyosensör uygulamaları…) sahip ilgi gören malzemelerdir. Lisansüstü tez çalışma kapsamında, çeşitli analitlerin tespiti için potansiyel biyosensörler olarak ve/veya çeşitli hastalık etkeni patojenlere karşı potansiyel antimikrobiyal ajanlar olarak, 5 (beş) yeni silan modifiyeli grafen oksit / polimer hibrit nanokompozitler, template olarak 3-kloropropil-fonksiyonelleştirilmiş silika jel, poli(propilen glikol)bis(2-aminopropil eter) / 4-formil-3-metoksifenoksimetil)polistiren ve salisilaldehit / 5-metilsalisilaldehit / tiyosemikarbazit / 4-metil-3-tiyosemikarbazitin kondenzasyon reaksiyonu ile sentezlendi. Yeni grafen oksit-polimer hibrit nanokompozitlerin yapısı element analizi, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, jel geçirgenlik kromatografisi, taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektrometresi, termogravimetrik ve diferansiyel termal analizi ile karakterize edildi. Anahtar Sözcükler: Grafen oksit, 3-kloropropil-fonksiyonelleştirilmiş silika jel, polimer, tiyosemikarbazit, aldehit
Kriyojenik sıcaklık etkisindeki kendiliğinden yerleşen betonlarda kırılma mekaniği performansının belirlenmesi
Günümüzün en temel ısınma araçlarından biri olan ve ülke olarak diğer ülkelerden ithal ettiğimiz doğalgazın temininde tek bir ülkeye bağımlı olmamak son derece önemlidir. Bu nedenle doğalgazın yüksek hacimlerde depolanması büyük önem arz etmektedir. Doğalgazın depolanması için sıvılaştırılması gerekmekte olup sıvılaşma esnasında doğalgazın hacmi yaklaşık 600 kat küçülmekte ve sıvı haldeki doğalgazın sıcaklığı -162oC olmaktadır. Bu düşük sıcaklıklar kriyojenik sıcaklık olarak adlandırılmaktadır. Beton muhafaza tanklarının doldurma ve boşaltma anındaki termal etkilere ve beklenmedik sızıntı durumlarına karşı dayanıklı olması gerekmektedir. Bu çalışmada, doğalgazın depolandığı beton muhafazalı tankların herhangi bir sızıntı, termal şok vb. durumlarda kriyojenik sıvı ile betonun teması sonucunda ortaya çıkabilecek etkiler ve beton davranışı incelenmiştir. Bu kapsamda beton muhafazalı kriyojenik depolama tankları için kullanımı önerilebilecek yüksek dayanıklı kendiliğinden yerleşen beton tasarımı gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kriyojenik etkiyi temsil etmek amacıyla sıvı nitrojen kullanılarak bir ve beş çevrim donma çözülme etkisi sonucunda dayanım özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Ayrıca beton içerisindeki nem durumunun etkisini araştırmak üzere numuneler suda ve havada olmak üzere iki farklı kür işlemine tabi tutulmuştur. Enerji yapılarının stratejik önem derecesinin yüksek olması nedeniyle, tasarımları yapılan bu betonların, dayanım parametreleri geleneksel dayanım ölçütlerinin yanı sıra iki parametreli kırılma mekaniği test yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Kırılma mekaniği parametrelerinin belirlenmesi amacıyla üç farklı boyutta, her farklı boyut için üç farklı çentik uzunluğuna sahip kirişler üretilmiştir. Üretilen kirişler üzerinde mekanik testler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler geleneksel tasarım metotları ve kırılma mekaniği parametreleri ile ilişkilendirilerek sonuçlara ulaşılmıştır. Sonuç olarak, hava kürü numunelerinin su kürü numunelerine göre kriyojenik çevrime daha dayanıklı olduğu belirlenmiştir. Bir çevrim kriyojenik işlem ardından KIC ve CTODc değerleri artış göstermiştir. Beş çevrim sonucunda ise, bir çevrime kıyasla KIC ve CTODc değerlerinde düşüş görülmüştür. Anahtar sözcükler: Doğalgaz, Kendiliğinden Yerleşen Beton, Kırılma Mekaniği, Kriyojenik sıcaklık
Stiren bütadien kopolimerler ile modifiye edilmiş yüksek dayanımlı beton üretilebilirliğinin araştırılması
Polimer modifiye edilmiş betonun kullanımı tüm dünyada ve ülkemizde oldukça yaygınlaşmaktadır. Betona polimer modifiye edilerek yüksek dayanımlı beton (YDB) elde edilmektedir. YDB kullanımı ile betonarme eleman kesitlerinin küçülmesi ve daha geniş açıklıklarının geçilmesi sağlanmaktadır. Bununla beraber yüksek dayanımlı betonun çevresel etkilere olan dayanıklılığı daha yüksek olduğundan, bakım giderlerini düşürebilmekte ve yapının hizmet ömrünü uzatabilmektedir. Beton karışımlarına polimer olarak non-iyonik karboksile edilmiş stiren bütadien ilave edilmesi taze haldeki betonun işlenebilmesini büyük ölçüde artırmaktadır. İşçilik için harcanan zaman ve aşınma payı maliyetlerini de düşürerek ülke ekonomisine yarar sağlamaktadır. Çalışmada, C50/60 dayanım sınıfında tasarlanan tasarımlarında üretilen yüksek dayanımlı betona Stiren Bütadien Kopolimeri (SBK) çimento yerine ağırlıkça %0, %1, %3, %5 ve %8 ikame edilmiştir. Üretilen betonların fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bunun için, birim ağırlık, su emme oranları, 3, 7 ve 28 günlük basınç dayanımları, yarmada çekme dayanımları, kılcal su emme, ultrases geçiş hızı ve donma çözülme dayanımı deneyleri yapılmıştır. Ayrıca, numunelerin SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve EDS (Enerji Dağılımı Spektroskopisi) analizleri incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda, %1 SBK katkılı beton numunelerin daha yüksek değerler verdiği ve dayanıma katkıda bulunduğu belirlenmiştir
Atık lastik katkısının kendiliğinden yerleşen betonların mühendislik özelliklerine etkileri
Dünyada her yıl 10 milyon tondan daha fazla atık lastik oluşmakta ve bu rakam, ülkemiz için 300 bin ton civarına ulaşmaktadır. Atık lastiklerin doğada bozulması oldukça zordur ve bu lastiklerin çevreye verilmesi hem insan sağlığı hem de çevre için ciddi tehlikeler doğurmaktadır. Dolayısıyla, atık lastikler için atık yönetiminin yapılması gereklidir. Atık lastiklerin yeniden kullanımı, beton üretim süreci içerisinde kullanılan geri dönüşüm metotlarından biridir. Bu metot, daha hafif beton malzemeleri, daha yüksek eğilme tokluğu ve atıkların bertaraf edilmesine katkı sağlar. Bu çalışmada, 25, 50 ve 75 mm uzunluğunda mekanik olarak kesilen atık lastikler (LA) kendiliğinden yerleşen beton (KYB) içerisinde iri agrega ile hacimce yer değiştirilerek değerlendirilmiştir. %5, %10 ve %15 oranlarında hacimsel olarak iri agrega ile yer değiştirilerek elde edilen betonlar üzerinde, birim ağırlık, slump yayılma, J-ringi, kolon segregasyon, su emme 28 günlük basınç dayanımı, ultrases geçiş hızı, kırılma enerjisi deneyleri yapılmıştır. Ayrıca numunelerin SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve EDS (Enerji Dağılımı Spektroskopisi) analizleri de incelenmiştir. Çalışmada, LA ikamesinin taze betonun birim ağırlığını düşürdüğü, LA boy oranı arttıkça betonun donatı aralığından geçişinin zor hale geldiği, sertleşmiş beton numunelerde kuru birim ağırlığının azaldığı, %10 lif katkısının basınç dayanım değerlerini arttırdığı, ultrases geçiş hızları ölçümü sonrası betonların "iyi" beton sınıfına girdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak, kendiliğinden yerleşen betonlara 25mm boyunda %10 atık lastik agrega ikamesinin optimum sonuçlar verebileceği tespit edilmiştir.
Hibrit lif ve mineral takviyeli yüksek performanslı polimer kompozit malzeme üretiminin araştırılması
Bu çalışma kapsamında, yüksek fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklere sahip, hibrit lif ve mineral takviyeli, yüksek performanslı, polimer kompozit üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Üretilen kompozitlerde, matris olarak ortoftalik ve izoftalik doymamış polyester reçinesi, takviye malzemesi olarak cam lifleri ve bazalt lifleri, mineral dolgu malzemesi olarak silis kumu, kuvars kumu ve bazalt kumu kullanılmıştır. Kompozit malzeme üretiminde yapılan deneysel çalışmalar 3 aşamadan oluşmuştur. İlk aşamadaki deneysel çalışmalar, farklı oranlarda başlatıcı ve hızlandırıcı kullanılarak hazırlanmış doymamış polyester reçine kompozit karışımları üzerinde gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada, bu reçine karışımları içerisine farklı türde ve farklı tane dağılımına sahip dolgu malzemeleri tek tek ve hibrit olacak şekilde karıştırılarak kompozit malzemenin özellikleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Üçüncü ve son aşama da ise, kompozit malzemenin her açıdan en iyi özelliklere sahip olmasını sağlamak ve sonuç olarak mevcut piyasada kullanılan malzemelere alternatif bir kompozit malzeme üretmek amacıyla, birinci ve ikinci aşamada yapılan deneysel çalışmalar neticesinde, optimum reçine tüketimi sağlayan ve aynı zamanda en iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahip dolgulu reçine karışımları içerisine, farklı türde ve farklı hacim oranlarında kırpılmış lif takviye malzemeleri ilave edilmiş ve oluşturulan hibrit lif takviyeli kompozit malzemeler üzerinde nihai deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde, hem ortoftalik hem de izoftalik reçine için kürlenme ısısının ve polimerizasyonun kontrol edilebildiği optimum reçine karışımının, %1 başlatıcı ve %1 hızlandırıcı oranında elde edildiği belirlenmiştir. Bu karışım oranlarına sahip ortoftalik reçineler ile üretilen F0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu kompozitlerin daha az reçine tükettiği ve daha yüksek mekanik özelliğe sahip olduğu görülmüştür. Lifli kompozitlerde ise, "F 0,8" tane dağılımlı kuvars dolgulu %10 cam lifli kompozitlerin en iyi mekanik özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Ancak, "F 0,8" tane dağılımlı silis dolgulu %10 cam lifli kompozitlerin mekanik özelliklerinin de makul derecede iyi olması ve en az reçine tüketen karışım olması nedeniyle tercih edilebileceği kanaatine varılmıştır.
Kompozit inşaat malzemelerinin çevresel sürdürülebilirliğine yönelik bir çerçeve
İnşaat sektörü dünyanın barınma, istihdam ve ekonomik büyümesi üzerinde etkin bir role sahiptir. Dünya nüfusunun artması ile birlikte kompozit inşaat malzemelerine olan talep enerji, malzeme ve su tüketiminin yanı sıra küresel ısınma, iklim değişikliği ve diğer çevresel etkilerin doğal çevre üzerindeki yükünü artırmaktadır. Bu tez kapsamında kompozit inşaat malzemelerinin sürdürülebilirlik performanslarının artırılması amacıyla çevresel etkilerinin azaltılmasına yönelik bir çevresel sürdürülebilirlik çerçevesi sunulmaktadır. Geliştirilen metodoloji, 50 mm kalınlığındaki poliüretan dolgulu kompozit cephe paneli (PDKCP) üzerinde vaka çalışması olarak incelenmiştir. Çevresel sürdürülebilirliği değerlendirmek için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) yöntemi kullanılmıştır. YDD sonuçları çerçevede önerilen iyileştirme yöntemleri sayesinde; seçilen kompozit inşaat malzemesine atık ikame edilmesiyle malzemenin küresel ısınma potansiyeli (GWP) %5, panel üretiminde poliüretandan kaynaklı küresel ısınma potansiyeli %26,84, iyileşme yöntemlerinin ikinci aşaması olan alternatif hammadde kullanımı sayesinde, kompozit panelin küresel ısınma potansiyeli % 10, üçüncü aşama olan atık senaryosu oluşturulması kapsamında, panelin bertarafından dolayı oluşan küresel ısınma potansiyeli %58,62, son aşaması olan alternatif enerji kaynağı kullanımı sayesinde panel üretmek için kullanılan enerjiden dolayı oluşan küresel ısınma potansiyeli % 87,15 oranında azaltıldığını göstermiştir. Vaka çalışması özelinde önerilen iyileştirme yöntemlerinin hepsi birlikte değerlendirildiğinde tüm çevresel etki kategorilerinde en olumlu faydayı sağlayan yöntemin alternatif hammadde kullanımı olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın verileri, kompozit inşaat malzemeleri için; kullanılan hammaddelerin seçiminde dikkatli davranılması, faydalı ömrü tamamlanmayan malzemelerin bertaraf edilmeden önce yeniden kullanılabilmesinin yaygınlaştırılması, sanayi sektörüne yönelik alternatif enerji kaynakları kullanımının artırılması ve kompozit inşaat malzemeleri için yaşam döngüsü veri tabanı oluşturulması gerektiğini göstermektedir.
Hibrit lif ve mineral takviyeli yüksek performanslı polimer kompozit boru üretiminin araştırılması
Bu çalışma kapsamında, polimer kompozit boru üretim tekniklerinden savurma döküm metodunu kullanarak yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere sahip, hibrit lif ve mineral takviyeli, yüksek performanslı, polimer kompozit boru üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Üretilen kompozit borularda, matris olarak ortoftalik ve doymamış polyester reçinesi, takviye malzemesi olarak cam lifleri ve bazalt lifleri, mineral dolgu malzemesi olarak silis kumu kullanılmıştır. Kompozit boru üretimi için yapılan çalışmalar 4 aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada, farklı oranlarda bazalt ve cam lif kullanımıyla hibrit lif takviyeli kompozit boru üretimi yapılmıştır. İkinci aşamada, Fuller 0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu hibrit mineral ve cam lif takviyeli kompozit boru üretimi gerçekleşmiştir. Üçüncü aşamada, belli bir tanecik dağılımına sahip hibrit mineral takviyeli borular daha az reçine kullanımı ile üretimi gerçekleştirilmiştir. Dördüncü aşamada savurma döküm metodu ile üretilen hibrit lif ve mineral takviyeli CTP kompozit boruların mekanik ve fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Mekanik test kapsamında rijitlik, eksenel çekme ve çembersel çekme deneyleri; fiziksel test kapsamında yakmada kayıp deneyleri uygulanmıştır. Deneyler sonucunda bazalt lif takviyeli boruların mekanik özelliklerinin arttığı fakat fiziksel özelliklerinin bozulduğu ve üretim sırasında kolay ıslanmadığı bundan dolayı da reçine sarfiyatının arttığı görülmüştür. F0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu hibrit mineral takviyeli CTP boruların mekanik ve fiziksel özelliklerinin sabit kaldığı görülmüştür. Silis kumunun daha az reçine sarfiyatı ile üretildiği CTP borularda ise mekanik değerlerin standart değerlerin üzerinde olduğu görülmüştür. Hibrit lif ve mineral kullanımı ile bazı boru mekanik özelliklerinde iyileşmeler sağlanmıştır.
Yüksek mukavemetli sacların hassas kesme yöntemiyle kesme parametrelerinin incelenmesi
Hassas kesme yöntemi, bilinen kesme yöntemlerinden farklı olarak üç etkili baskı sistemi kullanılarak daha kaliteli kenar kesim yüzeyleri elde etmek için geliştirilen sac kesme yöntemidir. İlk olarak saat endüstrisinde gelişmiş olan İsviçre'de uygulanmış bir yöntemdir. Ülkemiz de ise yeni tanınmaya ve uygulanmaya başlanmıştır. Ülkemizin otomotiv sektörü atılımları göz önüne alındığında birçok farklı ürünün ülkemizde üretilme potansiyeli vardır. Yeni nesil yüksek mukavemetli sac metal malzemeler akademik anlamda çalışılması gereken bir alan olarak görülmektedir. Gerçekleştirilen bu yüksek lisans teziyle yüksek mukavemetli sacların kesme ve hassas kesme yöntemi arasındaki farklar ortaya konmuştur. Hassas kesmenin kesme işleminde oluşması muhtemel çatlakların önlediği görülmüştür. Gerçekleştirilen deneylerde Docol DP600 ve Docol DP800 soğuk haddelenmiş çelik malzeme kullanılmıştır. Malzeme kalınlığı 1 mm olarak belirlenmiştir. Deney malzemeleri 92 mm çapında su jetiyle kesilmiştir. Kalıp modeli Siemens NX programında tasarlamıştır. Tasarlanan kalıp Cimetron Cam programında işlenmiş ve zımba, hassas kesme kalıbı matrisi, kesme kalıbı matrisi ve sıyırıcı plakada ki ay yıldız figürü tel erozyon yöntemiyle oluşturulmuştur. Yapılan çalışmalar neticesinde hassas kesme yönteminin kalıpçılık tekniğinde kolay uygulanabilirliği olduğu ve parçanın kenar kesim kalitesini artırarak yük altında kolay deforme olmasının engellendiği görülmüştür. SEM incelemelerinde kesme yöntemindeki kopma mesafesinin hassas kesme yöntemine göre daha uzun olduğu, hassas kesme yöntemindeki kesme mesafesi ise kesme yöntemine göre daha uzun olduğu görülmüştür. Ayrıca hassas kesme deneyin de ay ve yıldız parçalarının deney malzemesinden tamamına yakını kesilerek ayrıldığı, kesme yönteminde ise ay ve yıldız parçalarının deney malzemesinden koparak ayrıldığı görülmüştür.
Termal bariyer kaplı bir dizel motorda biyodizelin yanmaya olan etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada, TS EN 14214 standartlarına uygun olan ayçiçeği yağı metil esterinden elde edilen biyodizel yakıtların termal bariyer kaplı(TBK) dizel motorlar için alternatif bir yakıt olarak kullanılabilirliği deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için, tek silindirli bir dizel motorun yanma odası elemanları olan piston, silindir kapağı ve supaplarının yüzeyleri plazma sprey yöntemi ile 250 µm kalınlığında seramik kompozit Al2O3-ZrO2 (%20-%80) ana kaplama malzemesi ve 100 µm kalınlığında NiCrAl ara tabaka malzemesi ile kaplanmıştır. Biyodizel yakıt, rafine edilmiş ayçiçeği yağından transesterifikasyon yöntemi ile üretilmiştir. Ayçiçeği yağı metil esteri, B0, B6, B12 ve B25 yakıt karışımlarını elde etmek içinhacimsel olarak %0, %6, %12 ve %25 oranlarında standart dizel yakıtı ile karıştırılmıştır.B6, B12, B25 biyodizel yakıtları ve B0 yakıtı, tek silindirli standart (STD) ve TBK'lı dizel motorunda tam yük altında ve 1400 d/d, 1800 d/d, 2200 d/d, 2600 d/d ve 3000 d/d devir sayılarında yanma karakteristiklerine olan etkileri incelenmiştir. Silindir basıncı, ısı açığa çıkış oranı, basınç artış oranıve kümülatif ısı yayılımına ait verilerin alınmasında LabVIEW tabanlı Febris yanma analizi yazılımı kullanılmıştır. Maksimum silindir basıncı; TBK'lı motorda, 1400 d/d'de KB12 yakıtı ile ÜÖN' dansonra4° de 83,65 bar olarak elde edilmiştir. Deney yakıtlarının TBK'lı motorda kullanılmasıyla artan sıcaklığa bağlı olarakmaksimum silindir içi gaz basınç değerlerinin, STD motordan elde edilen maksimum silindir içi basınç değerlerine göre arttığı belirlenmiştir. Hem TBK'lı hem de STD motorda elde edilen maksimum silindir içi gaz basınç değerleri ÜÖN'dan sonra meydana gelmiştir. Maksimum ısı çıkış oranı STD motorda 1400 d/d'de B0 yakıtı ile ÜÖN' dan 6° önce 45,53 J/°KA oluşmuştur. Ayrıca, B0 (standart dizel), B6 ve B12 yakıt karışımları, TBK'lıyüzeylerde, aynı şartlar altında 50 saat süre ile dizel motorda test edilmiştir. Seramik kompozit ana kaplama malzemesi ile kaplanan pistonların SEM görüntüleri ve EDS analiz sonuçları incelendiğinde, kaplama malzemesinin oldukça homojen bir şekilde yüzeylere nüfuz ettiği, çalışma sırasında yüzeylerde herhangi bir bozulmaya meydan vermeden yüksek performans ile çalışmaya imkan sağladığı görülmüştür.