Knitted textiles as a growing medium for mycelium to enhance acoustic comfort in vertical landscape architecture
Miselyum için büyüme ortamı olarak örgü tekstillerin kullanımı: Dikey peyzaj mimarisinde akustik konforun artırılması
- Tez No: 1010320
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ALİ ORNEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Peyzaj Mimarlığı, Landscape Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Peyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Peyzaj Mimarlığı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde kentler hızla genişlemekte ve bu durum birbiriyle bağlantılı iki temel sorunu beraberinde getirmektedir. Bir yandan, yapı üretimi hâlâ beton, çelik, ve cam gibi üretimi yüksek enerji gerektiren ve önemli miktarda karbon emisyonuna neden olan malzemelerin hâkimiyeti altındadır. Diğer yandan, yoğun kentsel alanlarda yaşayan bireyler yüksek düzeyde gürültüye maruz kalmaktadır. İklim etkisi ve gürültü kirliliği sorunları birlikte değerlendirildiğinde, yapılı çevrenin tasarım ve üretim biçimlerinin yeniden düşünülmesi gerektiği açıktır. Bu bağlamda daha hafif, sürdürülebilir ve çevresel etkisi düşük malzemelere duyulan ihtiyaç giderek artmaktadır. Son yıllarda araştırmacılar bu gereksinime yanıt olarak biyolojik temelli malzemelere yönelmiştir. Bu malzemeler arasında miselyum önemli bir ilgi odağı hâline gelmiştir. Miselyum, mantarların yeraltı kök ağı olup organik atıklar üzerinde büyüyerek bu malzemeleri hafif fakat bütünleşik bir kütleye dönüştürebilmektedir. Kontrollü işlemler sonucunda miselyum bazlı kompozitler (MBC) elde edilmekte; bu kompozitler biyobozunur özelliklerinin yanı sıra önemli akustik ve termal performans sergilemektedir. Paralel olarak, örgü tekstiller mimarlık ve peyzaj bağlamında yeniden değerlendirilmektedir. Geleneksel rijit malzemelerin aksine, örgü tekniği iplikten doğrudan esnek, gözenekli ve üç boyutlu yapılar üretme imkânı sunmaktadır. Bilgisayar kontrollü örgü makineleri sayesinde yoğunluğu ve formu özelleştirilmiş yüzeyler tasarlanabilmektedir. Bu araştırmanın odağını, miselyumun örgü tekstiller içinde büyütülmesi ve bu iki yaklaşımın bütünleştirilmesi oluşturmaktadır. Tezin amacı, örgü tekstillerin miselyum için etkili bir büyüme ortamı olup olmadığını test etmek ve elde edilen kompozitlerin dikey peyzajlarda akustik panel olarak tasarlanabilirliğini değerlendirmektir. Bu doğrultuda temel araştırma sorusu şu şekilde formüle edilmiştir: Örgü tekstillerin içsel özellikleri, miselyum için büyüme ortamı olma potansiyellerini ve dikey peyzajlarda akustik konfor sağlamadaki etkilerini nasıl belirlemektedir? Araştırma, çok aşamalı ve yapılandırılmış bir metodoloji ile yürütülmüştür. İlk aşamada, yapısal tekstiller, biyomalzemeler ve akustik mühendisliği alanlarındaki yayınlara yönelik ayrıntılı bir bibliyometrik haritalama çalışması gerçekleştirilmiştir. Analiz, bu alanların büyük ölçüde birbirinden kopuk kümeler hâlinde ilerlediğini ve disiplinlerarası etkileşimin sınırlı kaldığını göstermiştir. Bu durum, çalışmanın konumlandığı akademik boşluğu net biçimde ortaya koymuştur. Ardından mimarlık ve peyzaj bağlamında örgü tekstil uygulamalarına yönelik bir kapsam incelemesi yapılmış ve 149 projeden oluşan bir veri tabanı oluşturulmuştur. Bulgular, projelerin büyük çoğunluğunda sentetik liflerin tercih edildiğini ve akustik performansın nadiren ele alındığını göstermiştir. Bu eksiklik, disipliner ölçekte önemli bir boşluğa işaret etmektedir. Deneysel aşamada, farklı gözeneklilik oranları ve iplik türleri kullanılarak çeşitli örgü numuneler üretilmiştir. Numuneler Pleurotus ostreatus miselyumu tarafından tamamen kolonize edildikten sonra belirgin bir örüntü gözlemlenmiştir. Pamuk ipliği ve daha yüksek gözeneklilik oranına sahip kumaşlar daha bütüncül ve dayanımlı kompozitler oluştururken; yün ipliği ve daha düşük gözeneklilik oranına sahip örnekler daha zayıf malzemeler üretmiştir. Bu sonuçlar, örgü tekstillerin yalnızca estetik bir özellik taşımadığını; aynı zamanda biyolojik büyüme ve yapısal bütünlük üzerinde belirleyici rol oynayan bir parametre olduğunu göstermektedir. İkinci aşamada akustik performans incelenmiştir. Bu kapsamda analitik hesaplamalar, sayısal simülasyonlar ve fiziksel prototiple birlikte kullanılmıştır. Öncelikle Sabine formülü ile test hacimlerinde yankılanma süresi (RT60) hesaplanmış, ardından Rhinoceros ve Grasshopper ortamına entegre çalışan Pachyderm Acoustics yazılımı ile ses yayılımı simüle edilmiştir. Her biri 40 × 40 cm ölçülerinde, farklı kalınlık ve yüzey varyasyonlarına sahip paneller modellenmiştir. Düz paneller farklı kalınlıklarda; diğer paneller ise içbükey, dışbükey ve tasarlanmış yüzey geometrilerine sahip olacak şekilde oluşturulmuştur. Tasarlanmış panel, 3–10 cm arasında değişen derinliklere sahip Voronoi tabanlı düzensiz bir yüzey mantığına dayanmaktadır. Simülasyon sonuçları, yüzey topografyasının yankılanma süresi üzerinde yalnızca kalınlıktan çok daha güçlü bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. İçbükey yüzey neredeyse tüm frekans bantlarında yankıyı azaltmış, ama tasarlanan geometri özellikle kentsel trafik ve ağır makine gürültüsü ile ilişkili 125– 250 Hz düşük frekans aralığında yüksek performans sergilemiştir. Buna karşılık, düz panellerde kalınlığın artırılması her zaman performansı iyileştirmemiş, bazı durumlarda olumsuz etki yaratmıştır. Pachyderm simülasyonları, kalınlık artışının yalnızca sınırlı iyileştirmeler sağladığını; karmaşık dış mekân koşullarında ise ses saçılımı ve emilimi açısından belirleyici unsurun yüzey geometrisi olduğunu doğrulamıştır. Böylece“daha kalın daha iyidir”varsayımı sorgulanmış; geometri ve gözenekliliğin hacimsel malzemeden daha etkili parametreler olduğu ortaya konmuştur. Bu çalışma üç temel katkı sunmaktadır. Birincisi, malzeme ölçeğinde, örgü tekstiller ile miselyumun bütünleştirilmesine yönelik bir yöntem geliştirilmiş ve tekstil özelliklerinin büyüme ve bağlanma süreçlerindeki rolü ortaya konmuştur. İkincisi, performans ölçeğinde, yüzey topografyasının akustik sonuçları belirlemede kalınlıktan üstün olduğu gösterilmiştir. Üçüncüsü, tasarım ölçeğinde, örgü tekstil-miselyum panellerin cephe, çit ve modüler yerleştirmeler gibi dikey peyzaj uygulamalarında kullanılabilecek sürdürülebilir bir malzeme sistemi olarak önerilmiştir. Sonuç olarak bu tez, kentlerdeki dikey yüzeylerin pasif elemanlar olmanın ötesine geçerek aktif akustik altyapılara dönüşebileceğini göstermektedir. Tekstil ve mantar biyolojisinin hibritleşmesiyle hafif, biyobozunur ve görsel olarak etkileyici yüzeyler üretmek mümkündür. Bu yaklaşım karbon yoğun malzemelere olan bağımlılığı azaltmakta ve gürültü kirliliği sorununa doğrudan yanıt vererek daha sağlıklı ve dirençli bir kentsel tasarım anlayışına katkı sunmaktadır. Bununla birlikte, çalışma kapsamında elde edilen bulgular, geliştirilen malzeme sisteminin yalnızca laboratuvar ölçeğinde değil, daha geniş kentsel uygulamalarda da değerlendirilebileceğini göstermektedir. Örgü parametrelerinin dijital ortamda kontrol edilebilir olması, üretim sürecinin ölçeklenebilirliğini artırmakta ve farklı iklim, gürültü profili ve mekânsal gereksinimlere uyarlanabilir çözümler geliştirilmesine olanak tanımaktadır. Bu bağlamda, malzemenin performansı yalnızca tekil panel ölçüsünde değil, modüler sistemler ve seri üretim senaryoları üzerinden de okunmalıdır. Özellikle düşük frekanslı kentsel gürültünün yoğun olduğu ulaşım aksları, endüstriyel bölgeler ve yarı kamusal açık alanlar için yüzey geometrisinin optimize edilmesi, dikey peyzaj elemanlarını pasif sınır bileşenlerinden aktif çevresel düzenleyicilere dönüştürme potansiyeli taşımaktadır. Öte yandan, araştırma örgü tekstil–miselyum bütünleşmesinin uzun vadeli dayanım, dış ortam koşullarına maruziyet ve bakım gereksinimleri gibi konularda daha ileri çalışmalarla desteklenmesi gerektiğini de ortaya koymaktadır. Nem, sıcaklık değişimleri ve biyolojik bozunma süreçlerinin kontrolü, sistemin gerçek ölçekli uygulamalarında kritik parametreler olacaktır. Gelecek çalışmaların yaşam döngüsü değerlendirmesi, karbon ayak izi analizi ve farklı miselyum türlerinin karşılaştırmalı performansı üzerine yoğunlaşması, önerilen yaklaşımın sürdürülebilirlik iddiasını nicel verilerle güçlendirecektir. Bu yönüyle tez, yalnızca belirli bir malzeme kombinasyonunu test etmekle kalmayıp, biyotemelli ve performans odaklı tasarım stratejilerinin peyzaj mimarlığında nasıl sistematik biçimde geliştirilebileceğine dair metodolojik bir çerçeve de sunmaktadır. Bu tezde sunulan çalışma, bir son olarak değil, bir başlangıç olarak görülmelidir. Araştırmanın her aşaması, kapattığından daha fazla soru açarak, malzeme, biyolojik ve akustik performans arasındaki dengenin ne kadar hassas olduğunu göstermiştir. Deneyler, tekstilde veya büyütme koşullarında yapılan küçük değişikliklerin nihai sonucu her zaman öngörülebilir olmayan şekillerde değiştirebileceğini kanıtlamıştır. Bu nedenle, örme-miselyum kompozitlerin laboratuvar dışına çıkarak gerçek ortamların karmaşıklığıyla karşılaştığında nasıl davrandığı hakkında hâlâ öğrenilecek çok şey vardır. Bunun hemen ardından atılabilecek bir adım, malzemenin mekanik dayanımını daha yakından incelemektir. Şimdiye kadar yapılan testler, örme takviyesinin stabiliteyi artırdığını ve çatlamayı önlediğini doğrulamış olsa da, sistematik bir çekme veya eğilme testleri seti, malzemenin sınırları hakkında daha net bir tablo sunacaktır. Malzemenin tekrar eden yükleme, nem veya sıcaklık değişimine nasıl tepki verdiğini anlamak, olası mimari kullanımını belirlemeye yardımcı olacaktır. Ayrıca, yüzeyin nefes alabilirliğini engellemeden hava koşullarına dayanmasını sağlayan doğal kaplamalar veya koruyucu finisajlar test edilebilir. Akustik açıdan, bu araştırma birkaç yönde devam edebilir. Mevcut çalışma ağırlıklı olarak yankılanma süresine odaklanmış olsa da, tam ölçekli testler ses iletim kaybı, yayılım desenleri veya konuşma anlaşılabilirliğini de içerebilir. Panellerin bir araya getirildiğinde nasıl performans gösterdiğini ölçmek de değerli olacaktır, çünkü yüzeyler arasındaki yansımalar sonuçları beklenmedik şekillerde etkileyebilir. Panellerin geçici olarak bir avluya veya yarı açık bir mekâna yerleştirilmesi, yalnızca simülasyonlarla elde edilemeyen faydalı geri bildirimler sağlayabilir.
Özet (Çeviri)
Nowadays cities are expanding quickly, which creates two interconnected challenges. On one hand, construction is still dominated by materials like concrete, steel, and glass, which demand vast amounts of energy to produce and are responsible for large amounts of carbon emissions. On the other hand, people who live in these dense urban areas are exposed to high levels of noise. Both problems of climate impact and noise pollution show that the ways we design and build our surroundings must change. New, lighter, and more sustainable materials are urgently needed. One option that researchers have explored recently is the use of biological materials. Among these materials, mycelium has gained attention. Mycelium is the underground root network of fungi that can grow through organic waste, binding it into a solid but lightweight mass. When processed, it forms mycelium-based composites (MBCs), which are biodegradable and possess significant acoustic and thermal properties. In parallel, knitted textiles have been rediscovered as architectural and landscape materials. Unlike traditional rigid materials, knitting can produce elastic, porous, and three-dimensional structures directly from yarn. With the help of computer-controlled knitting machines, it is possible to design fabrics with customized density and form. Bringing these two ideas of growing mycelium within knitted textiles together became the focus of this research. The aim of the thesis is to test whether knitted textiles can serve as effective growth media for mycelium and whether the resulting composites can be designed as acoustic panels for vertical landscapes. The main question was, how do the intrinsic properties of knitted textiles influence their potential as a growing medium for mycelium to provide acoustic comfort in vertical landscapes? Addressing the central research questions necessitated a structured, multi-stage methodology. Initially, a detailed bibliometric mapping study was conducted with publications concerning structural textiles, biomaterials, and acoustic engineering that were consistently clustered in isolation, exhibiting minimal interdisciplinary dialogue. This persistent lack of integration, therefore, established the precise scholarly niche for the current work. Furthermore, we conducted a comprehensive scoping review of knitted textile applications across architectural and landscape contexts. This exploratory phase led to the assembly and analysis of a substantial database, comprising 149 distinct projects. The resulting data revealed a pronounced dependence on synthetic fibers in most applications, yet, critically, acoustic performance was seldom documented or prioritized. This specific omission provided the first empirical confirmation of a significant disciplinary void. Then, the experimental phase began with different knitted samples, created by varying porosity and yarn type. Once the samples were fully colonized by Pleurotus ostreatus mycelium, a clear pattern emerged. Fabrics with cotton yarn and larger porosity led to more cohesive composites. In contrast, those with wool yarn and smaller porosity produced weaker materials. These outcomes indicate that properties of knitted textiles are not only a visual characteristic but also a biological and structural parameter influencing the performance of MBCs. The second stage investigated acoustic performance. Here, the work combined analytical calculations and digital simulations with physical prototypes. The Sabine formula was first used to calculate reverberation times (RT60) for test rooms. Then, the simulation platform of Pachyderm Acoustics was applied. Pachyderm, integrated in Rhinoceros and Grasshopper, made it possible to simulate sound propagation in controlled spaces. Afterwards, panels with different thicknesses and surface variations were simulated, each measuring 40 × 40 cm. They were flat panels with varying thicknesses and panels with concave, convex, and designed surfaces. The designed panel has variable depths of 3–10 cm, using a Voronoi-based surface logic to increase irregularity. When tested, the difference was striking. The surface topography of the panels had a much stronger effect on reverberation time than material thickness alone. Concave and irregular geometries reduced echoes across almost all frequency bands. Designed panels performed particularly well at low frequencies of 125–250 Hz, which are linked to urban noise from traffic and heavy machinery. In contrast, simply making flat panels thicker did not always improve performance and in some cases made it worse. The simulation results from Pachyderm software showed that increasing thickness gave only modest improvements. Simulations confirmed that in complex outdoor settings, surface geometry was decisive for sound scattering and absorption. Together, these results challenged a common assumption: that“thicker is better.”In fact, geometry and porosity proved to be more powerful factors than bulk material. From these stages, three main contributions emerged. First, at the material level, the study demonstrated a method to integrate knitted textiles with mycelium and proved the role of the material in growth and bonding. Second, at the performance level, it established the superiority of surface topography over thickness in shaping acoustic outcomes. Third, at the design level, it proposed a new material system of knitted textile-mycelium panels that can be applied in vertical landscapes as façades, fences, or modular installations, offering sustainable alternatives to synthetic acoustic products. In conclusion, the thesis shows that vertical surfaces in cities can become more than passive structures. By hybridizing textiles and fungi, they can be transformed into active acoustic infrastructures that are lightweight, biodegradable, and visually engaging and filter and improve the soundscape of dense urban environments. This approach not only reduces reliance on carbon-heavy materials but also responds directly to the pressing issue of noise pollution, offering a path toward healthier and more resilient urban design. The work presented in this thesis should be seen as a beginning rather than an end. Each phase of the research opened more questions than it closed, showing how delicate the balance is between material, biological, and acoustic performance. The experiments proved that small changes in the textile or in the growing conditions can alter the final result in ways that are not always predictable. Because of that, there is still much to learn about how knitted-mycelium composites behave once they leave the laboratory and face the complexity of real environments. For future studies, one immediate step would be to study the mechanical strength of the material more closely. So far, the tests confirmed that the knitted reinforcement improves stability and prevents cracking, but a set of systematic tensile or bending tests would give a clearer picture of its limits. Understanding how the material responds to repeated loading, moisture, or temperature change would help define its possible architectural use. Further work can also test natural coatings or protective finishes that allow the surface to resist weathering without blocking its breathability. On the acoustic side, this research can continue in several directions. The present study focused mainly on reverberation time, but full-scale testing could include sound transmission loss, diffusion patterns, or speech intelligibility. It would also be valuable to measure how groups of panels perform when arranged together, since reflections between surfaces can alter results in unexpected ways. Installing the panels temporarily in a courtyard or semi-open space could provide useful feedback that cannot be captured in simulations alone.
Benzer Tezler
- Düz atkı örme kumaşlarda ilmek eğikliğinin iplik özellikleri ile ilişkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
FATMA ÇEKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Çeşitli rib örgülerin boyutsal özellikleri üzerine bazı araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ARZU YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ARİF KURBAK
- Türkiye'de üretilen bazı kışlık el örgü ipliklerinin başlıca iplik ve lif özellikleri üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
SEMA YÜCEBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSEREN YAZICIOĞLU
- Kot kumaşlarda dökümlülük ve mukavemet özellikleri
Başlık çevirisi yok
SEVİL ÖĞÜTMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT YAZICIOĞLU
- 2x2 Rib (Kaşkorse) örgülerin boyutsal özellikleri üzerine bir araştırma
A Research into the dimensional properties of 2x2 rib knitted fabrics
BELGİN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF KURBAK