Desıgn, fabrıcatıon, and characterızatıon of pıezoresıstıve pressure sensors
Piezorezistif basınç sensörlerinin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 979655
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Bilim ve Teknoloji, Engineering Sciences, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hareket kabiliyeti kısıtlı bireylerde bası yaralarının erken tespiti hasta sonuçlarını iyileştirmek açısından büyük önem taşımaktadır çünkü uzun süreli basınç ve ısı birikimi ciddi doku hasarına yol açabilmektedir. Bu tez, bası yaralarının erken teşhisi ve takibi amacıyla geliştirilen ileri düzey basınç-sıcaklık algılama teknolojileri sunmaktadır. Bu araştırma yenilikçi malzemeler, üretim teknikleri ve sensör mimarilerine odaklanan iki tamamlayıcı bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, piezorezistif ve termorezistif işlevleri bir arada sunan esnek, çift işlevli bir sensör geliştirilmiştir. Sensör, iletken mürekkep kompozitleri (PEDOT:PSS, karbon nanotüpler, grafen ve karboksimetil selüloz) kullanılarak PET, TPU ve tekstil kumaşı gibi esnek alt tabakalar üzerine ekran baskı yöntemiyle üretilmiştir. Duyarlılığı ve sinyal güvenilirliğini artırmak amacıyla arayüzeysel gümüş elektrotlar entegre edilmiştir. Farklı malzeme kombinasyonlarının performansını değerlendirmek için deneysel bir matris ve ölçüm protokolü geliştirilmiştir. Bu çalışma TÜBİTAK 1004-NANOSIS platformu (Proje No: 20AG004, Alt Proje 3.1) kapsamında yürütülmektedir. İkinci bölümde, piezorezistif özellik gösteren, polipirrol (PPy) kaplı ve 3 boyutlu bağlı Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) geometrisine sahip PDMS tabanlı yeni bir basınç sensörü sunulmaktadır. Buhar Fazı Polimerizasyonu (VPP) yöntemiyle üniform bir PPy kaplama sağlanmış, hiperelastik PDMS modellemesi içeren çok fizikli sonlu elemanlar analizi (FEA) ile sensör performansı simüle edilmiştir. Bu sensör, düşük basınç (35–50 mmHg) algılamada VPP kaplı TPMS uygulamalarının ilk örneklerindendir. Bu iki yaklaşım, özellikle basınç yaralarının önlenmesi ve yönetimi için giyilebilir biyomedikal sistemlerde kullanılabilecek, yüksek performanslı ve esnek sensör sistemlerine yönelik umut verici çözümler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The early detection of pressure ulcers is critical for improving patient outcomes in individuals with limited mobility, as sustained pressure and heat accumulation can result in severe tissue damage. This thesis presents the development of pressure-temperature sensors tailored for the early diagnosis and monitoring of pressure ulcers. The research is structured into two complementary parts, each focusing on innovative materials, fabrication methods, and sensor architectures. Part I presents a flexible, bifunctional sensor that integrates piezoresistive and thermoresistive functionalities. The sensor is fabricated via screen printing of conductive ink composites containing poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS), carbon nanotubes (CNT), graphene, and carboxymethyl cellulose (CMC) onto flexible substrates such as polyethylene terephthalate (PET), thermoplastic polyurethane (TPU), and textile fabric. Interdigital silver electrodes are incorporated to improve sensitivity and signal reliability. An experimental matrix and testing protocol are proposed to characterize performance across different material combinations. This work is conducted under the TÜBİTAK 1004-NANOSIS platform (Project No: 20AG004, Subproject 3.1). Part II introduces a novel piezoresistive pressure sensor based on a polypyrrole (PPy)-coated polydimethylsiloxane (PDMS) structure featuring a 3D-interconnected Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) geometry. A two-step fabrication approach involving Vapor Phase Polymerization (VPP) yields a uniform, conformal PPy layer. A finite element analysis (FEA) framework with a hyperelastic PDMS model is developed to simulate sensor performance under load. This represents one of the first implementations of a VPP-coated TPMS structure for low-pressure sensing (35–50 mmHg). Together, these approaches offer promising routes toward high-performance, flexible sensors for wearable biomedical systems.
Benzer Tezler
- Characterization and fabrication of MWCNTs pressure sensors for pressure ulcers monitoring
Bası yarası takibi için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) basınç sensörlerinin karakterizasyonu ve üretimi
ÖMER FARUK FIRAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUnıversıty Of DelawareElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MARK MİROTZNİK
- A Piezoresistive pressure and temperature sensor cluster
Bir piezorezistif basınç ve sıcaklık duyargası modülü
ÖZGE ZORLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Fabrıcatıon of 3D prınted flexıble polyurethane nanocomposıte
3b baskili esnek poliüretan nanokompozit imalati
ALİCAN MERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- A high-performance NEMS force sensor
Yüksek performanslı NEMS kuvvet sensörü
MASOUD JEDARI GHOURICHAEI
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM ALACA
- Design, fabrication, and applications of multi-mode nanoelectromechanical systems
Çok modlu nanoelektromekanik sistemlerin tasarım, üretim, ve uygulamaları
ATAKAN BEKİR ARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY