ZNO coating on kevlar™ fabrics by hydrothermal method and investigation of gas sensor properties
Kevlar™ kumaşlar üzerine hidrotermal yöntemle ZNO kaplama ve gaz sensör özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 897048
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET FATİH ÖKTEM, DR. ABDULLAH ATILGAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanomalzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kevlar kumaş yüzeyleri, nanoyapı morfolojileri, esneklikleri ve yüksek termal dirençleri sayesinde, özellikle yeni nesil giyilebilir teknolojilerde esnek gaz sensörleri elde etmek için ideal bir adaydır. Hedef gazın temas ettiği substrat yüzeyinin morfolojisi, sensörün algılama limiti, seçiciliği ve tepkisi gibi önemli özelliklerini doğrudan etkiler. Bu çalışmada, Çinko Oksit/Kevlar bazlı esnek gaz sensörlerinin performansını artırmak için Çinko Oksit morfolojisinin ayarlanmasını içeren pratik bir yöntem önerilmektedir. Çinko Oksit bazlı gaz algılama katmanları, iki aşamalı bir yöntem ile Kevlar kumaş yüzeyine kaplanmıştır. İlk olarak Kevlar üzerinde ultrasonik banyo yöntemi kullanılarak 1 dakikadan 20 dakikaya kadar beş farklı işlem süresine sahip tohum katmanı üretilmiştir. Çekirdeklenme adımında, tüm nanoyapılı katmanlar hidrotermal yöntem ile sabit parametrelerle ve aynı deneysel koşullar altında büyütülmüştür. Tohumlama süresi arttıkça yüzeyde oluşan nanoçubuklar (1 Boyutlu) pullara (2 Boyutlu) dönüşmüş ve bu da amonyak gazı algılama özelliklerinde önemli bir iyileşmeye olanak sağlamıştır. 5 dakika tohumlama süresine sahip sensör, 190 °C optimum çalışma sıcaklığında yüzde 49 hassasiyet gösterirken, 20 dakikada üretilen sensör, 50 ppm amonyak gazı için 130 °C'de yüzde 169 ile en iyi tepki performansını göstermiştir. Tohumlama süresindeki artış, 1 Boyutlu nanoyapıdan 2 Boyutluya dönüşüm yoluyla yalnızca gaz sensörünün çalışma sıcaklığını düşürmekle kalmamış, aynı zamanda sensör yanıtını da önemli ölçüde artırmıştır. Sabit hidrotermal yöntem koşulları altında ve aynı çözelti konsantrasyonuyla birim alan başına yoğunluk artmıştır. Ancak 10 dakikalık tohumlama işlemleminden sonra nanoçubukların uzunluğu kısalmış ve çubuk-pul hibrit morfolojisine dönüşmüştür. İncelenen numuneler için üstün bir sensör performansı ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar ayrıca esnek Kevlar kumaşın nanoyapılı Çinko Oksit bazlı amonyak gazı sensörleri için uygulanabilir ve ilginç bir alttaş olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Owing to their nanostructure morphology, flexibility and high thermal resistance, Kevlar fabric substrates are an ideal candidate for obtaining flexible gas sensors for particularly new-generation wearable technologies. The morphology of the surface of the substrate where the target gas comes into contact directly affects the important features of the sensor such as detection limit, selectivity, and response. Here, a practical method for improving the performance of flexible gas sensors based on Zinc Oxide/Kevlar is proposed, which involves adjusting the morphology of Zinc Oxide. Zinc Oxide based gas sensing layers were deposited on Kevlar fabric substrates by a two-stage method. Firstly, a seed layer was produced on Kevlar using the ultrasonic bath method, with five different seed layer processing times ranging from 1 minute to 20 minutes. In the nucleation step, then, all nanostructured layers were deposited by hydrothermal method with constant parameters and under the same experimental conditions. As the seeding time was increased, the nanorods (1 Dimensional) formed on the surface became flakes (2 Dimensional), leading to a considerable improvement in ammonia gas sensing properties. The sensor with a 5-minutes seeding time showed a sensitivity of 49 percent at an optimal operating temperature of 190 °C, while the sensor produced in 20 minutes showed the best response performance with 169 percent at 130 °C for 50 ppm ammonia gas. The increase in seeding time not only reduced the operating temperature of the gas sensor through the conversion from 1 Dimensional nanostructure to 2 Dimensional, but also significantly increased the sensor response. Under constant hydrothermal method conditions and solution concentration, the density per unit area increases. However, after 10 minutes of seeding, the length of nanorods shortens and turn into a rod-flake hybrid morphology. Having set that a superior sensor performance is demonstrated for the investigated samples. The obtained results also showed that flexible Kevlar fabric could be a feasible and interesting substrate for nanostructured Zinc Oxide-based ammonia gas sensors.
Benzer Tezler
- Investigation on structural, optical and electrical properties and behaviour against gamma irradiation of Al: ZnO thin films prepared by sol-gel spin coating method
Sol-gel döndürerek kaplama ile hazırlanan Al: ZnO filmlerin yapısal, optik, elektrik özelliklerinin ve radyasyona karşı davranışlarının incelenmesi
MELİHA TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- Kaplama malzemelerinin tasarlanmış çinko oksit partiküllerinin sitotoksisite özelliklerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the impact of coating materials on the cytotoxicity properties of designed zno particles
MAHRUZA YUSIFLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilim ve TeknolojiEskişehir Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE TANSU KOPARAL
- ZnO ince film kaplamaların DC magnetron sıçratma yöntemiyle cam taban malzemeler üzerine biriktirilmesi
Deposition of ZnO thin films with DC magnetron sputtering on glass substraties
BORA ALPARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimyasal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN ADDEMİR
- Investigations on reducing friction coefficient of MAO coating fabricated on 7075 Al alloy
7075 Al alaşımı üzerinde oluşturulan MAO kaplamanın sürtünme katsayısını azaltmaya yönelik araştırmalar
GİZEM KÜLLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ FAİZ MUHAFFEL
- ZnO nanokristallerinde elektromanyetik radyasyon etkisi
Electromagnetic radiation effect on ZnO nanocrystallites
LALE SEPET
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN DOĞAN BAYDOĞAN