Geri Dön

Design and fabrication of a graphite enhanced PVA/GNP composite piezoresistive ink

Grafı̇t tabanlı PVA/GNP kompozı̇t pı̇yezodirenç geliştirilmesi ve üretilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 856097
  2. Yazar: MELİKE NUR ÖNDER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN, PROF. DR. MELİH PAPİLA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Doğrusal öngörü analizi, Nanokompozitler, Polimer kompozitler, Linear prediction analysis, Nanocomposites, Polymer composites
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Karbon tabanlı polimer matrise sahip kompozit piyezodirençlerde gözlemlenen en önemli sorun gauge katsayısının devirli yüklemelerde değişkenlik göstermesi ve deformasyon altında değilken iletkenliğinin değişmesidir. Bu da yapı sağlığı gözlemlemede gerekli olan piyezodirenç özelliklerini uzun vade de sağlayamaması ve yapıda meydana gelen değişimler ile kompozit piyezodirencin etkisinden kaynaklanan değişimlerin ayrıştırılamamasına neden olmuştur. Bu sebepler, kompozit piyezodirençlerin saha uygulanabilirliğini önemli ölçüde düşürmektedir. Karbon bazlı nano parçacıkların kullanımı, kompozit piyezodirenç Algılayıcıların geliştirilmesinde uzun zamandır ilgi çekmektedir. Nano parçacıklar ve farklı matrislerin kombinasyonu sayesinde piyezodirençlerin elektronik ve mekanik özellikleri kolaylıkla değiştirilebilmekte ve uygulama alanına göre adepte edilebilmektedir. Bu tezde, polivinil alkol (PVA) içinde grafit parçacıkları (GP'ler) ve grafen nano plakalar (GNP'ler) eklenerek kompozit piyezodirenç üretilmiştir. Amaç, GP'ler ve GNP'ler arasındaki sinerjiyi keşfetmek ve kullanmaktır. GP'lerin rolü, iletken yollar için omurga oluşturmak ve bir döngüden diğerine gauge katsayı varyasyonu azaltmaktır. Aynı zamanda termodinamiksel ve kinetiksel açıdan GNP'ler ile olan etkileşimi sayesinde iletkenliği arttırmak ve matrisin plastic deformasyona uğraması geciktirmektir. Diğer taraftan, GNP'ler nanokompozit piyezodirencin özdirenç katsayısını arttırarak hassasiyeti arttırmaktadır. GP'lerin ve GNP'lerin çeşitli oranlarda eklenmesiyle oluşturulan mürekkepler GP-GNP ortak etkileşimini gözlemlemek amacıyla incelenmiştir. 30 devir olarak yapılan testlerin sonucunda tutarlı ve tekrarlanabilir gauge katsayısı elde edildiği görülmüştür. Piyezodirençler mürekkep formunda üretilmiştir ve bir spatula yardımıyla uygulanabilmektedir. Bu yöntem malzemelerin yapısal sağlık takibinde yüzeye kolay uygulanabilirliğini sağlamaktadır. Çalışmamızda taşıyıcı olarak asetat kağıdı, tahta, lastik, silikon ve pleksiglas gibi farklı malzemeler kullanılmıştır. Veriler, Arduino mikrodenetleyicisine dayalı bir devre tasarımı kullanılarak toplanmış ve malzeme arızasını tahmin etmek için bir algoritma ile değerlendirilmiştir.

Özet (Çeviri)

Polymer matrix composite piezoresistors often suffer from unreliable and inconsistent piezoresistive responses, which can be challenging to minimize or eliminate, particularly under extended cycling loading. This limitation significantly impacts their applicability. The use of carbon-based nanoparticles has long been of interest in the development of composite piezoresistive sensors. It is well-established that the combination of nanofillers and binder has a significant impact on the electronic and mechanical properties of piezoresistors. To tune the composite characteristics, multiple filler types can be used and/or the proportions of the constituents can be adjusted. In this study, a nanocomposite piezoresistor was introduced, which was enhanced with graphite particles (GPs) and graphene nano platelets (GNPs) in polyvinyl alcohol (PVA). The aim was to explore and utilise the synergy between GPs and GNPs. The role of the GPs is to create the backbone for conductive paths, reducing variation in formation from one cycle to another. The GNPs, on the other hand, enhance the piezoresistive effect of the nanocomposite piezoresistor. Various filler ratios of the GPs were examined, along with their synergy with the GNPs. By serving as the backbone for conduction, the GPs prevent sensitivity loss under cycling loading. Cycling tests (30 cycles) showed consistent and repeatable gauge factor, ensuring linear response to applied strain. The language used is clear, objective, and value-neutral, with a formal register and precise word choice. The text adheres to conventional structure, with clear and concise sentences and a logical flow of information. The grammar, spelling, and punctuation is correct. Cycling tests (30 cycles) showed consistent and repeatable gauge factors, ensuring linear response to applied strain. The piezoresistor was produced in ink form, allowing for easy application with a spatula or brush onto a substrate. This method provides structural health monitoring of materials. Our study used acetate paper and plexiglass as carriers. No changes in content were made. The data were collected using a circuit design based on an Arduino microcontroller and evaluated with an algorithm to predict material failure. The study examined the response of the material under cycling loading, as determined by the resistance change of the composite piezoresistor. The data were collected using a circuit design based on an Arduino microcontroller and evaluated with an algorithm to predict material failure. The data were collected using a circuit design based on an Arduino microcontroller and evaluated with an algorithm to predict material failure.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    982517

    MOF-199/CA-PVA nanoliflerden yeşil elektrot üretimi ve süperkapasitör performansı

    Production of green electrodes from MOF-199/CA-PVA nanofibers and their supercapacitor performance

    HANİFE ŞEVVAL DERE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    EnerjiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Enerji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA KARA SUBAŞAT

  2. Tez No

    421060

    Electrospun carbon nanofiber based composites as anode material for lithium-ion batteries

    Lityum-iyon bataryalar için elektro eğirme yöntemiyle üretilmiş carbon nanolif tabanlı kompozit anot malzemeleri

    MAHMUT DİRİCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL

  3. Tez No

    1012887

    Design and fabrication of conductive polymer/ doped graphene oxide/silica composite anodes for lithium-ion batteries

    Lityum-iyon piller için iletken polimer/katkılanmış grafen oksit/silika kompozit anotların tasarımı ve üretimi

    MOHAMMED MAHDI HUSSEIN AL BUJASIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN GENÇTEN

  4. Tez No

    100929

    Al-TiCp kompozitlerinin Al-Ti eriyikleri içinde grafit çözündürülerek üretilmesi

    In-situ processing of TiC-Al composites by reacting graphite with Al-Ti melts

    A. MURAT KARAAĞAÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. M. NİYAZİ ERUSLU

  5. Tez No

    350681

    Küresel grafitli dökme demirlerin yüksek çevrimli yorulma davranışına silisyum oranının etkisi

    The effect of silicon content on high cycle fatigue behavior of spheroidal graphite cast iron

    MERVE DEMİRLEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN

Geri Dön