Bursa Technical University Institutional Repository
Not a member yet
2618 research outputs found
Sort by
Development of nanofiber-based flexible and hybrid nanogenerators for wearable electronics
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim DalıBu projede, çift etki kullanarak mekanik/biyomekanik enerji dönüşümü sağlayan hibrit nanojeneratörler geliştirilmiştir. Literatürde piezoelektrik, triboelektrik ve her ikisinin kullanıldığı hibrit nanojeneratörler üzerine oldukça fazla çalışma yayınlanmıştır. Fakat bu çalışmalarda hibrit nanojeneratörlerin elde edilişi, bağımsız üretilmiş iki bileşenin makro düzeyde ve herhangi bir yolla birleştirilmesi temeline dayanmaktadır. Bu çalışmada tek bir aşamada piezoelektrik, triboelektrik ve iletken bileşenler birlikte üretime alınarak kompakt bir sistem ortaya çıkartılmıştır. Burada elektro-üretim metodunun piezoelektrik nanojeneratörlerde sık kullanılan bir metot olması ve triboelektrik nanojeneratörler için mikro-nano yapının büyük önem arz etmesi nano ölçekte kontrollü bir üretimi mümkün kılmıştır. Piezoelektrik bir polimer olan Poli(viniliden florür) (PVDF) ile termoplastik poliüretan (TPU) nanoliflerin, elektroüretim metodu kullanılarak birlikte üretimleri sonucu hibrit nanolifler elde edilmiştir. Hibrit nanolif üretimi esnasında ayrı bir dispersiyondan ise grafen oksit (GO) beslemesi yapılarak nanolifli yapının içerisinde üretilen elektriksel enerjinin nanojeneratör elektrotlarına daha verimli ulaştırılması sağlanmıştır. Bu aşamaya kadar, elektro-üretim parametre optimizasyonu ve GO takviye oranının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu projenin özgün yanı, hibrit nanolifli yapı ile oluşturulacak hibrit nanojeneratör sistemdir. Sonraki adımda, belirlenen optimum GO takviye oranı ile PVDF/TPU hibrit nanoliflerin gözenekli olarak üretilmesi ile çıkış performansı yükseltilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise nanojeneratör performansının nanoliflerin yüzeyinde hidrotermal yolla çinko oksit (ZnO) nanoteller büyütülerek artırılması hedeflenmiştir. Nanoliflerin yüzeyinde dikey yönlenmiş ZnO nanotel büyütülmesi, hem nanotel-ormanının yüzey pürüzlülüğü katması ile hem temas yüzey alanının artması hem de ZnO kullanımına bağlı olarak piezoelektrik etkinin güçlendirileceği değerlendirilmiştir. Bu aşamada da optimum GO takviyesi ve optimum gözenek miktarı içeren nanolifli yapılar kullanılmıştır. Elde edilen nihai nanojeneratörler 16,47 mW/m2 çıkış güç yoğunluğuna ulaşılmıştır. Ayrıca elde edilen nanojeneratörler ile farklı kapasitelerde ticari kondansatörlerin şarj edilebilirliği ve depolanan enerjinin sürekli bir şekilde bazı elektronik cihazlarda kullanılabilirliği kanıtlanmıştır. Bunun da ötesinde, nanojeneratörler tekstil yüzeyine uygulanarak sensör uygulamaları için uygunluğu da kanıtlanmıştır.In this project, double-effect driven nanogenerators have been developed for energy conversion between mechanical/biomechanical energy and electrical energy. In last decade, many studies have been reported in literature on piezoelectrics-triboelectric hybrid nanogenerators. However, the production of hybrid nanogenerators in these studies is based on the combination of two independently produced components at the macro level and in any way. In this study, a compact nanogenerator system was obtained by producing piezoelectric, triboelectric, and conductive components together in a single step. Here, the electrospinning method is a frequently used method in piezoelectric nanogenerators and the micro-nano structure is of great importance for triboelectric nanogenerators, making controlled production at nanoscale possible. Hybrid nanofibrous structures were obtained by simultaneous electrospinning process of poly(vinylidene fluoride) (PVDF), which is employed as piezoelectric component, and thermoplastic polyurethane (TPU) solutions. During hybrid nanofiber production, graphene oxide (GO) is fed from another nozzle, and it is ensured that the electrical energy produced in the nanofiber structure is delivered to the nanogenerator electrodes more efficiently. Up to this stage, electrospinning parameter optimization and optimization of the GO reinforcement ratio have been carried out. The originality of this project is the hybrid nanogenerator system to be formed with a hybrid nanofiber structure. In next step of study, nanogenerator output performance was improved by roughened PVDF and TPU nanofibers with determined optimum GO ratio. In the last stage of the study, it was aimed to increase the nanogenerator performance by hydrothermal growth of zinc oxide (ZnO) nanowires on the surface of the nanofibers. It has been evaluated that the vertically oriented ZnO nanowire growth on the surface of the nanofibers will both increase the contact surface area by adding the surface roughness of the nanowire-forest and strengthen the piezoelectric effect due to the use of ZnO. The output power density of the resulting nanogenerators was 16.47 mW/m2. In addition, the rechargability of commercial capacitors of different capacities with the obtained nanogenerators, and the usability of the stored energy in some electronic devices have been proven. On top of that, nanogenerators have been applied to the textile surface, proving their suitability for sensor applications
Effect of polylactic acid-based nanofiber packaging containing cinnamaldehyde on the shelf life of kaymak
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Gıda Mühendisliği Bilim DalıPlastik ambalaj gıda sanayisinde yaygın olarak kullanılan ambalaj malzemelerindendir. Petrol kaynaklı sentetik ambalaj malzemeleri uzun süre parçalanamadığından dolayı çevre koruma ve toksik madde miktarı gibi dezavantajlara sahiptir. Artan çevre sorunlarının önüne geçilmesi için sentetik ambalaj malzemelerine alternatif olarak biyobozunur gıda ambalaj malzemelerinin kullanımı artmaktadır. Biyobozunur ambalaj malzemeleri, plastik ambalajlara göre, kullanım ömürlerini içerir, sonra doğaya karışarak çevreyi korur ve geride kalan doğaya zararlı, saklanan maddeleri bırakmazlar. Çünkü bu malzemelerin ürettiği, selüloz, protein gibi doğal kaynaklar (biyobozunur) madde olarak kullanılmaktadır. Biyobozunur malzemelerin başında üstün, selüloz üyeleri, polihidroksialkonatlar, polilaktik asit, poli-?-hidroksi bütirat, polikaprolakton, polivinilalkol ve kitosan gibi ürünler bulunmaktadır. Nanolif üretiminde elektro-eğirme yönteminin sanayide uygulanabilirliğinin zor olması; düşük verimli üretim, elektriksel alana ihtiyaç ve daha az homojen liflerin üretim yöntemiyle çalışmalar çözelti-üflemeli eğirme yöntemine kaymıştır. Çözelti-üflemeli eğirme yöntemi yüksek verimli üretim, elektriksel alana ihtiyaç duymaması ve homojen lif üretimi sebebiyle öne çıkmaktadır. Son zamanlarda ise, bu iki yöntemin avantajlarının birleştiği yüksek verimli üretim, düşük voltaj kullanımı ve homojen lif üretimiyle elektro-üflemeli eğirme yöntemiyle yapılan çalışmalarda artış görülmektedir. Bu çalışmada biyobozunur özelliğe sahip olan polilaktik asit (PLA) esaslı sinnamaldehit ilaveli nanoliflerin elektro-üflemeli eğirme yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonunun belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada; PLA çözeltisi 4 farklı oranda sinamaldehit içerecek şekilde hazırlanmıştır. Bu amaçla sadece PLA çözeltisi kontrol grubu olarak kullanılmıştır. PLA çözeltisi içerisine PLA kuru ağırlığının %20, %30 ve %40'ı oranında sinnamaldehit ilave edildikten sonra çözeltiler manyetik karıştırıcı üzerinde 30 dakika daha karıştırılarak homojen karışım oluşturulmuştur. Hazırlanan çözeltiden steril bir enjektöre 20 ml alınarak enjektör pompasına yerleştirilmiş ve elektro-üflemeli eğirme sistemine yerleştirilerek nanolifler oluşturulmuştur. Nanolifler mekanik, bariyer, morfolojik ve termal analizlere tabi tutulmuştur. Üretilen nanolifler kaymak kutu kapaklarının iç kısımlarına yapıştırılarak kaymaklara uygulanmıştır. Kaymak örneklerine ise kimyasal (pH, peroksit), mikrobiyal (toplam canlı sayısı, koliform sayısı, küf-maya sayısı), renk analizleri ve duyusal tadım testleri yapılmıştır. Sinnamaldehit konsantrasyonu arttıkça nanoliflerin kalınlığı 0,087 µm'den 0,072 µm'e kadar azalırken nanoliflerin sarılığını ifade eden b* parametresinin 1,95±0,05 'den 7,32±0,17'e arttığı gözlenmiştir. Kopma kuvveti (KK), en yüksek PLACin20'de 2,87±0,17 MPa, en düşük PLACin40'ta 0,92±0,08 MPa olarak ölçülmüştür. Kopma uzaması (KU) sinnamaldehit konsantrasyonu arttıkça %8,32±1,53'den %55,13±3,70'e kadar artmıştır. Patlama kuvveti (PK) incelendiğinde en düşük değer PLACin0'da 110,77±9,73 g, en yüksek PLACin30'da 217,20±11,91 g olarak ölçülmüştür. Patlama uzaması (PU) değerinde ise en düşük değer PLACin0'da 1,47±0,06 mm, en yüksek değer PLACin30'da %4,85±0,24 mm olarak ölçülmüştür. Sinnamaldehit miktarı arttıkça su buharı geçirgenliği (SBG) değerinin 4,665 g.mm/m².h. kPa'dan 3,988 g.mm/m².h. kPa'ya azaldığı belirlenmiştir. Morfolojik özellikleri değerlendirildiğinde; konsantrasyon arttıkça, nanolif çaplarının 623,23 nm'den 291,58 nm'ye azaldığı gözlemlenmiştir. Nanoliflerin termal özelliklerine bakıldığında ise sinnamaldehit konsantrasyonun artmasıyla camsı geçiş sıcaklığının (Tg) 61,10 °C'den 23,87 °C'ye, soğuk kristalizasyon sıcaklığının (Tcc) 74,23 °C'den 61,16 °C'ye ve erime sıcaklığının (Tm) 172,50 °C'den 163,75°C'ye düştüğü tespit edilmiştir. Termal dekompozisyon sıcaklığı (Td) 356,09 °C ile 363,28 °C arasında değişmiş olup farklılık istatistiksel açıdan önemsiz bulunmuştur. İlk kütle kayıplarının görüldüğü sıcaklıklar sırasıyla Sinnamaldehit için 27,59 °C ve PLACin0 için 47,64 °C olarak ölçülmüştür. PLACin0 için kütlesel kaybın en büyük oranda yaşandığı sıcaklık ise 178,59 °C'de olarak belirlenmiştir. Sinnamdehit ilave edilmiş PLA nanoliflerde ise en yüksek kütlesel kayıbın 187,92 °C'de olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak sinnamaldehit ilavesinin nanoliflerin termal dayanımını arttırdığı ortaya konulmuştur. Nanoliflerle kaplanan kaymak örneklerinde yapılan pH, peroksit sayısı, toplam canlı ve küf-maya sayıları nanolif uygulanmamış kontrol numunesiyle karşılaştırıldığında sinnamaldehit konsantrasyonu arttıkça bu değerlerin artış hızlarında azalma gözlemlenmiştir. pH değeri 6,50±0,07 ile 6,92±0,01 arasında, peroksit değeri 5,19±0,10 ile 0,94±0,02 meq O2/kg yağ arasında değişim göstermiştir. Toplam canlı sayısı >3000 ile 210±28,28 arasında gözlemlenmiştir. Küf ve maya sayısına bakıldığında küf sayısı 0- 220±28,28 ve maya sayısı 0- 100±0,01 aralıklarında değer almıştır. Ayrıca yapılan duyusal tadım testinde panelistler kontrol numunesi ve sinnamaldehit ilaveli PLA nanolifleri ile kaplanmış kaymak numuneleri arasında fark algılamamıştır. Sonuç olarak yapılan analizler değerlendirildiğinde; sinnamaldehit ilaveli PLA içerikli nanoliflerin antioksidan ve antimikrobiyal aktivite göstererek kaymakta raf ömrünü uzatılmasına yardımcı olabileceği ortaya konulmuştur.Plastic packaging is one of the packaging materials widely used in the food industry. Since petroleum-based synthetic packaging materials cannot be degraded for a long time, they have disadvantages such as environmental protection and the amount of toxic substances. In order to prevent increasing environmental problems, the use of biodegradable food packaging materials is increasing as an alternative to synthetic packaging materials. Compared to plastic packaging, biodegradable packaging materials have a longer lifespan, then mix with nature, protect the environment, and do not leave behind stored substances that are harmful to nature. Because natural resources such as cellulose and protein produced by these materials are used as (biodegradable) materials. Biodegradable materials include products such as superior cellulose members, polyhydroxyalconates, polylactic acid, poly-?-hydroxy butyrate, polycaprolactone, polyvinylalcohol and chitosan. The industrial applicability of the electrospinning method in nanofiber production is difficult; With low efficiency production, the need for electrical field and the production method of less homogeneous fibers, studies have shifted to the solution-blown spinning method. The solution-blown spinning method stands out due to its high efficiency production, lack of need for electrical field and homogeneous fiber production. Recently, there has been an increase in studies on the electro-blown spinning method, which combines the advantages of these two methods with high efficiency production, low voltage usage and homogeneous fiber production. In this study, it was aimed to produce and characterize biodegradable polylactic acid (PLA) based cinnamaldehyde added nanofibers by electro-blown spinning method. In the study; PLA solution was prepared to contain 4 different amounts of cinnamaldehyde. For this purpose, only PLA solution was used as the control group. After adding cinnamaldehyde at the rate of 20%, 30% and 40% of the PLA dry weight into the PLA solution, the solutions were mixed on the magnetic stirrer for another 30 minutes to create a homogeneous mixture. Nanofibers were formed by taking 20 ml of the prepared solution into a sterile syringe, placing it in the syringe pump, and placing it in the electro-blown spinning system. Nanofibers were subjected to mechanical, barrier, morphological and thermal analyses. The produced nanofibers were applied to the cream by sticking them to the inside of the cream box lids. Chemical (pH, peroxide), microbial (total number of organisms, coliform number, mold-yeast number), color analysis and sensory taste tests were performed on the cream samples.It was observed that as the cinnamaldehyde concentration increased, the thickness of the nanofibers decreased from 0,087 µm to 0,072 µm, while the b* parameter, which expresses the yellowness of the nanofibers, increased from 1,95±0.05 to 7,32±0.17. The highest breaking force (KK) was measured as 2,87±0.17 MPa in PLACin20 and the lowest was 0,92±0.08 MPa in PLACin40. Elongation at break (KU) increased from %8,32±1.53 to %55,13±3.70 as the cinnamaldehyde concentration increased. When the explosion force (PK) was examined, the lowest value was measured as 110,77±9.73 g in PLACin0 and the highest was 217,20±11.91 g in PLACin30. As for burst elongation (PU), the lowest value was measured as 1,47±0.06 mm in PLACin0, and the highest value was 4,85%±0.24 mm in PLACin30. As the amount of cinnamaldehyde increases, the water vapor permeability (SBG) value decreases to 4,665 g.mm/m².h. kPa to 3,988 g.mm/m².h. It was determined that it decreased to kPa. When morphological features are evaluated; It was observed that as the concentration increased, the nanofiber diameters decreased from 623,23 nm to 291,58 nm. Considering the thermal properties of nanofibers, with the increase in cinnamaldehyde concentration, the glass transition temperature (Tg) increased from 61,10 °C to 23,87 °C, the cold crystallization temperature (Tcc) increased from 74,23 °C to 61,16 °C and It was determined that the melting temperature (Tm) decreased from 172,50 °C to 163,75 °C. Thermal decomposition temperature (Td) varied between 356,09 °C and 363,28 °C, and the difference was found to be statistically insignificant. The temperatures at which the first mass losses occurred were measured as 27,59 °C for Cinnamaldehyde and 47,64 °C for PLACin0, respectively. For PLACin0, the temperature at which the greatest mass loss occurred was determined as 178,59 °C. It was determined that the highest mass loss in PLA nanofibers with cinnamdehyde added was at 187,92 °C. As a result, it was revealed that the addition of cinnamaldehyde increased the thermal resistance of nanofibers. When the pH, peroxide number, total live and mold-yeast counts in the cream samples coated with nanofibers were compared with the control sample without nanofibers, a decrease in the rate of increase of these values was observed as the cinnamaldehyde concentration increased. The pH value varied between 6,50±0.07 and 6,92±0.01, and the peroxide value varied between 5.19±0.10 and 0.94±0.02 meq O2/kg oil. The total number of living things was observed between >3000 and 210±28.28. When we look at the number of molds and yeasts, the number of molds and yeasts are between 0-220±28.28 and 0-100±0.01, respectively. Additionally, in the sensory taste test, panelists did not perceive any difference between the control sample and the cream samples coated with cinnamaldehyde-added PLA nanofibers. As a result, when the analyzes are evaluated; It has been revealed that nanofibers containing PLA with cinnamaldehyde may help extend the shelf life of cream by showing antioxidant and antimicrobial activity
Synthesis of natural terpene-rosin phenolic resin with an environmental approach and artificial neural network modelling
No full text05.01.2025 tarihine kadar kullanımı yazar tarafından kısıtlanmıştır.Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Orman Endüstri Mühendisliği Bilim DalıGünümüzde artan çevre ve sağlık kaygıları, tüketicilerin doğal malzeme ve kaynaklara olan ilgisini artmıştır. Bununla birlikte, dünyada sentetik kimyasalların tüketimine getirilen kısıtlamalar sektörü zorunlu olarak biyobazlı ürünlere yönlendirmektedir. Doğal reçine, polimerleşmeye ve türevlendirilmeye uygun zengin monomer içeriği sebebiyle kağıt, yapıtırıcı, boya gibi birçok endüstride kullanılmaktadır. Bu tezde, çam köklerinin ekstraksiyonuyla elde edilen doğal reçinenin terpence zenginleştirilmesi ve ardından fenol ile muamele edilmesiyle katma değeri yüksek, ülkemiz için yeni ve yerli bir reçine türevi olan; terpen-rosin fenolik reçinenin (TRPR) sentezlenmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca nihai ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerinin karakterize edilmesi ve ithal edilen ürünler yerine ikamesi hedeflenmektedir. Sentez reaksiyonlarında özgün olarak, çevreci ve tekrar kullanılabilir ion-exchange bir katalizör olan Amberlyst15 kullanılmıştır. Bununla birlikte, farklı hammade oranı (terpen/doğal reçine), sıcaklık (50-80°C) ve basınç (1-4 atm) parametreleriyle üretilen TRPR örneklerinin kimyasal yapısı Fouirer Transform Infrared Spektroskopi (FTIR), Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) ve Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC) analizleri ile incelenmiş ve sentez reaksiyonlarının başarıyla gerçekleştiği görülmüştür. Sentezlenen TRPR örneklerinin, renk skalası, yumuşama noktası, asit ve sabunlaşma sayıları tespit edilmiştir. Karakterizasyon verilerine göre deneysel parametrelerin optimizasyonu için Yapay Sinir Ağı (ANN) modellemesi uygulanmıştır. ANN modellemesi 3 girdi (basınç, sıcaklık ve terpen/doğal reçine oranı) ve 4 çıktı (reaksiyon verimi, asit sayısı, sabunlaşma sayısı ve yumuşama noktası) ile tasarlanmıştır. TRPR üretimi girdi ve proseslerinin çevreye olan etkilerini değerlendirmek amacıyla Yaşam Döngüsü Analizi (YDA) gerçekleştirilmiştir. Dahası, Türkiye'de TRPR üretiminin yatırım yapmaya değer olup olmadığı ekonomik fizibilite analizi yapılarak değerlendirilmiştir. En yüksek TRPR verimi (%84,79) 80°C'de ve 3 atm'de 1/2 terpen/doğal reçine oranı ile elde edilmiştir. TRPR örneğinin ortalama molekül ağırlığı (Mw) ise 560 g/mol bulunmuştur. Ayrıca, TRPR'nin yumuşama noktası 40°C ile 80°C arasında bulunmuştur. TRPR örneklerin asit sayısının 90,55-149,33 mg KOH/g, sabunlaşma sayısının ise 100,12-167,79 mg KOH/g arasında değiştiği gözlemlenmiştir. YDA sonuçlarına göre, TRPR üretim sürecinin çoğunlukla abiyotik tükenme (138091,6 kg Sb eq) ve karasal toksisite (3,90E+12 kg 1,4-DB eq) kategorilerinde çevresel etkileri olduğu tespit edilmiştir. Ekonomik fizibilite göstergelerine göre yatırımın geri dönüş süresi 0,32 yıl olarak bulunmuştur. Tüm bulguların ışığında, TRPR'nin kağıt, mürekkep ve yapıştırıcı endüstrisinde kullanım için daha çevreci ve ekonomik bir ara ürün alternatifi olacağı düşünülmektedir. Anahtar kelimeler: Doğal reçine, Tekrar kullanılabilir katalizör, Terebentin, Terpen rosin fenolik reçine, Yapay sinir ağları, Yaşam döngüsü analiziToday, environmental and health concerns are driving the consumer interest in natural materials and resources. All over the world, restrictions on the consumption of synthetic chemicals lead the sector to biodegradable products. Natural resin is used in many industries such as paper, adhesives and paints thanks to its rich monomer content suitable for polymerization and derivatization. In this thesis, it is aimed to synthesize terpene-rosin phenolic resin (TRPR) which is a new and value-added resin derivative for our country, by treating terpene-enriched extraction resin with phenol. Also, it is intented to characterize the physical and chemical properties of the final product and substitute it for imported products. Amberlyst15, an environmentally friendly and reusable ion-exchange catalyst, was uniquely used in the synthesis reactions. In addition, the chemical structure of TRPR samples synthesized with different raw material ratio (terpene/natural resin), temperature (50-80°C) and pressure (1-4atm) parameters were investigated by Fouirer Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Gel Permeation Chromatography (GPC) analysis and it was observed that the synthesis reactions were successful. Moreover, color scale, softening point, acid and saponification values of the synthesized TRPR samples were determined. Artificial Neural Network (ANN) modeling was applied for the optimization of experimental parameters according to the characterization data. ANN modeling was designed with 3 inputs (pressure, temperature and terpene/natural resin ratio) and 4 outputs (reaction yield, acid number, saponification number and softening point). A Life Cycle Analysis (LCA) was conducted to assess the environmental impacts of TRPR production inputs and processes. Furthermore, an economic feasibility analysis was carried out to evaluate the viability of investing in TRPR production in Turkey. The highest TRPR yield (%84,79) was obtained with a terpene/NR ratio of (1/2) at 80°C and under 3 atm. The average molecular weight (Mw) of the TRPR sample was 560 g/mol. Additionally, the softening point of TRPR was found between 40°C and 80°C. It was calculated that the acid value of TRPR samples varied 90.55-149.33 mg KOH/g and the saponification value range between 100.12 and 167.79 mg KOH/g. According to LCA results, the process of TRPR production was found to have environmental impacts mostly in the categories of abiotic depletion (138091.6 kg Sb eq) and terrestrial toxicity (3.90E+12 kg 1,4-DB eq). The economic feasibility indicators showed that the return on investment was found to be 0.32 years. In the light of all the findings, TRPR is thought to be a more environmentally friendly and economical intermediate alternative for use in the paper, ink and adhesive industries. Keywords: Natural resin, Reusable catalyst, Turpentine, Terpene rosin phenolic resin, Artificial neural network, Life cycle assessmen
Nonlinear finite element analysis of masonry arches and walls
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Ana Bilim DalıTürkiye'nin bulunduğu coğrafya tarihten bugüne kadar binlerce medeniyete ev sahipliği yapmıştır. Bu medeniyetlerden günümüze kadar ayakta durmayı başaran birçok tarihi yapı bulunmaktadır. Bu tarihi yapıların türleri incelendiğinde büyük bir kısmının yığma yapı olduğu görülmektedir. Ayrıca bu yapıların çoğunda görülen, binlerce yıllık tarihi olan ve farklı geometrilerde görebildiğimiz hafifletme kemeri sistemini anlamak, tarih boyunca kullanılan bu sistemin yığma yapılardaki faydasını statik ve dinamik koşullar altında incelemek, bu sistemlerin anlaşılması açısından bizlere fayda sağlayacaktır. Tarihi yapıların korunmasında yığma yapıların statik ve dinamik koşullar altındaki davranışlarının incelenmesi, bu yapıların gelecek nesillere aktarılmasında önem arz etmektedir. Özellikle Marmara Bölgesinde beklenilen depremin bu tarihi yapılara zarar verebileceği düşünülürse gerekli önlemlerin alınması, yığma yapıların deprem etkisi altındaki davranışlarının incelenmesiyle mümkündür. Bu amaç ile çalışmada farklı türde ve sayıda boşluk içeren yığma duvar modellerinin, statik yükler altında hem doğrusal hem de doğrusal olmayan analizleri ve doğrusal olmayan dinamik analizleri incelenmiştir. Modellenen yığma duvarlar olarak düz duvar modeli, tek pencereli duvar modeli, iki pencereli duvar modeli, tek kemerli pencere modeli ve iki kemerli pencere modelleri üzerinde çalışma gerçekleştirilmiştir. Modeller oluşturulurken basitleştirilmiş mikro modelleme tekniği kullanılmıştır. Çalışma boyunca incelenen parametreler; yer değiştirme, Von-Mises gerilmesi ve şekil değiştirme enerjisi olarak belirlenmiştir. İnceleme, karşılaştırmalı analiz biçiminde gerçekleştirilmiştir. Ansys sonlu elemanlar paket programının Static Structural, Trasient Structural, Explicit Dynamics ve LS-DYNA modülleri kullanılmış olup sonuçları irdelenmiş ve yorumlanmıştır.The geographical location of Turkey has hosted numerous civilizations throughout history. Among the historical structures that have stood the test of time, a significant portion consists of masonry constructions. Furthermore, examining the types of these historical structures reveals that a large number of them incorporate the system of discharging arches, which has a history spanning thousands of years and can be observed in various geometries. Understanding this arch system, which has been utilized throughout history, and investigating its benefits in masonry structures under static and dynamic conditions can provide valuable insights for comprehension. The examination of the static and dynamic behaviors of masonry structures under the influence of discharging arches is crucial for the preservation of historical buildings, especially considering the potential damage that an expected earthquake in the Marmara Region may inflict on these structures. Taking necessary precautions involves understanding the seismic behavior of masonry structures. By this purpose, the present study explores the linear and nonlinear static analyses, as well as linear and nonlinear dynamic analyses, of masonry wall models featuring different types and quantities of voids under static loads. The studied masonry wall models include a plain wall model, a single-window wall model, a double-window wall model, a single-arch window model, and a double-arch window model. The simplified micro-modelling technique was employed in creating the models. Throughout the study, the parameters investigated were displacement, Von-Mises stress, and strain energy. The examination was conducted in a comparative analysis format. The results were analyzed and interpreted using the Static Structural, Transient Structural, Explicit Dynamics, and LS-DYNA modules of the Ansys finite element analysis software package
Non-destructive defect detection in solid objects using the photoacoustic method
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Mekatronik Mühendisliği Bilim DalıFotoakustik (FA) yöntemi, ışık enerjisinin malzeme üzerinde ısıl enerjiye dönüşmesiyle oluşan akustik dalgaları analiz etme esaslı bir tekniktir. Tahribatsız muayene (TM) için kullanılması, malzemeye zarar vermeden kusurların tespit edilmesini sağlaması ve çeşitli malzemelerde kullanılabilmesi gibi avantajlara sahiptir. Bu yöntemde, lazer ışığı malzemeye gönderilir ve malzeme tarafından emilen ışık, termal enerjiye dönüşür. Termal enerjinin neden olduğu termal genleşme, ses dalgalarının oluşmasına yol açar. Bu ses dalgaları, akustik algılayıcılar tarafından algılanır ve analiz edilir. FA sinyaller, sağlam ve kusurlu malzemelerde farklı özellikler gösterir. Bu özellikler, sinyal genliği, frekans, periyot ve zaman-frekans özellikleri gibi parametrelerle tanımlanabilir. Bu parametreler, makine öğrenmesi (MÖ) yöntemleri aracılığıyla sınıflandırılarak kusurların tespit edilmesi mümkündür. FA sunduğu avantajlardan dolayı son yıllarda malzeme kusur tespitinde popülaritesi giderek artan bir yöntem olmuştur. Bu çalışmada, lazer, mikrofon ve veri toplama kartı ile tasarlanan düzenek ile alüminyum, demir, plastik ve tahta malzemelerinden elde edilen FA sinyallere Görgül Kip Analizi (GKA) tabanlı, zaman ve zaman-frekans düzleminde öznitelik çıkarma yöntemine dayanan, malzemelerde kusur tespiti için bir çerçeve çalışma önerilmiştir. Her malzeme gurubu içerisinde 120 adet sağlam, 120 adet kusurlu toplam 240 örnek ve toplamda 960 örnek kullanılmıştır. Bu örneklerden elde edilen 14 adet öznitelik ile k-en yakın komşu (k-NN), karar ağacı (KA) ve destek vektör makineleri (DVM) sınıflandırıcıları kullanılarak kusurlu ve sağlam malzemeler tespit edilmiştir. Malzemeler hem aynı sınıf içinde hem de tüm malzeme guruplarının dahil olduğu doğrulama teknikleri ile test edilmiştir. Birini dışarıda bırak çapraz doğrulama yöntemi ile sınıf içi ve tüm malzemeler için kusurlu ve sağlam tespit oranı sırasıyla DVM'de %100 ve k-NN'de %97.77 olarak elde edilmiştir. Bu çalışmada önerilen yöntem, FA yönteminin farklı malzemelerdeki yüzey kusurları için etkinliğini artırmaya yönelik önemli bir katkı sağlamaktadır. GKA ile FA sinyaldeki gürültüler süzülmüş, taban kaymasının etkisi azaltılmış ve aynı zamanda özellik çıkarımı için faydalı sinyal elde edilmiştir. Bu şekilde önerilen metodoloji ile FA sinyallerindeki taban kayması elimine edilerek sinyal işleme sürecinin iyileştirdiği gösterilmiştir. Bu sayede, FA sinyal ve GKA yöntemi ile farklı malzemelerdeki kusur tespitinin başarı oranı önemli ölçüde artırılmıştır. Literatürde bir malzeme özelinde yapılan çalışmaların aksine, önerilen yöntem ile farklı kusurların bulunduğu ve farklı malzemeler için ortak bir sınıflandırma çerçevesi geliştirilmiştir.Photoacoustic (PA) is a technique that utilizes acoustic waves generated by the conversion of light energy into thermal energy to detect material defects. The PA method is advantageous since it allows for non-destructive testing (NDT), thereby enabling defect detection without causing any damage to the material, and it can be applied to a wide variety of materials. In this method, laser light is sent into the material and the light absorbed by the material is converted into thermal energy. The thermal energy results in thermal expansion, which in turn results in the generation of sound waves. The sound waves are then detected by the acoustic sensors for analysis. PA signals show different characteristics from intact and defective materials. These characteristics can be described by parameters such as signal amplitude, frequency, duration and time-frequency characteristics. Machine learning (ML) methods are used for classification of these parameters to detect defects. Photoacoustic has become an increasingly popular method for material defect detection in recent years due to its advantages. In this study, we propose a framework for material defect detection based on Empirical Mode Decomposition (EMD) based feature extraction in time and time-frequency domain for PA signals obtained from aluminum, iron, plastic and wood materials using a laser, microphone and data acquisition board. Within each material group, a total of 240 samples (120 intact samples and 120 defective samples) and a total of 960 samples were used. With 14 features extracted from these samples, k-nearest neighbor (k-NN), decision tree (DT) and support vector machine (SVM) classifiers were used to classify defective and intact materials. Materials were classified both within the same class and within the class including all material groups. With the leave-one-out cross-validation method, the defective and intact detection rates for all materials and within the class were 100% for SVM and 97.77% for k-NN, respectively. The method proposed in this study makes a significant contribution to improve the effectiveness of the PA method for surface defects in different materials. With EMD, the noise in the PA signal is filtered out, the effect of the baseline drift is reduced and at the same time a useful signal is obtained for feature extraction. The proposed method effectively improves the signal processing by eliminating the baseline drift in the PA signals while performing two different tasks at the same time. In this way, the accuracy rate of defect detection in different materials is significantly improved. In contrast to the material-specific studies in the literature, with the proposed method, a common classification framework was developed for different materials with different defects
Local musical practices performed by women as cultural memory transmitter in Bursa mountain districts: Tradition of playing 'Bakır'
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Sosyoloji Ana Bilim Dalı, Sosyoloji Bilim DalıBu çalışma Bursa'nın dağ ilçeleri (Orhaneli, Keles, Büyükorhan, Harmancık) ve civarında görülen yerel müzikal pratiklerden birisi olan bakır çalma geleneğini konu edinmektedir. Bursa dağ ilçelerinde kadınların geçmişten bu yana sürdürdüğü bakır çalma geleneğinin mahiyeti, bileşenleri ve kültürel bellek işlevleri ele alınmaktadır. Bakır çalma geleneği kadınlar tarafından icra edilmesi yönüyle özel bir konuma sahiptir. Bakır çalma geleneği bilhassa düğün ritüellerinde kadınların katılımıyla gerçekleşen; ses, ritim, metin, dans gibi bileşenlerden meydana gelen çok yönlü bir kültürel pratiktir. Bakır çalma geleneği çok yönlü olma, belli bir düzen içerme, geçmişten bugüne sürekli tekrarlanma ve kadınlar arasında iletişimi sağlama gibi nitelikleri ile kültürel belleğin devamlılığına katkı sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı Bursa'nın dağ ilçeleri (Orhaneli, Büyükorhan, Harmancık, Keles) ve civarındaki kadınlara ait bir yerel müzikal pratik olan bakır çalma geleneğinin geçmişten günümüze kültürel belleğin oluşumunda, aktarımında ve yeniden üretimindeki işlevini ortaya koymaktır. Çalışmada geçmişten günümüze toplumsal değişmeler sonucu bakır çalma geleneğinin özelliklerinde ve buna bağlı olarak kültürel bellek işlevlerinde meydana gelen değişiklikler kadınların gözünden; onların deneyimleri, bilgileri, duygu ve düşüncelerinden hareketle keşfedilmeye çalışılmaktadır. Bakır çalma geleneğinin kadınlar için ne ifade ettiği, onların yaşamındaki rolü ve önemi ele alınmaktadır. Bu çalışma nitel araştırma yöntemleri ve bu yönteme ait fenomenolojik desene uygun olacak şekilde 17 katılımcıyla yapılan yarı yapılandırılmış kişisel görüşmeden ve geleneğin uygulandığı ortamlarda yapılan gözlemlerden hareketle hazırlanmıştır. Araştırma grubu belirlenirken amaçlı çalışma grubu tekniği kullanılmıştır. Araştırma grubunda öncelikle amatör veya profesyonel anlamda bakır çalabilen kadınlar, ikinci olarak bakır oyunlarını iyi oynayabilen kadınlar, üçüncü olarak da bakır çalma geleneğine ilişkin bilgi verebilecek erkek katılımcılar bulunmaktadır. Verilerin analizinde betimsel analiz tekniği kullanılmış olup Nvivo12 programından faydalanılmıştır. Çalışmanın kavramsal çerçeve bölümünde kültürel bellek ve kültürel belleğin ilişkili olduğu gelenek, ritüel, kimlik gibi olgular; kültürel bellek ve müzikal pratikler ilişkisi ele alınmaktadır. Sahadan elde edilen verilere göre bakır çalma geleneği geçmişten günümüze kültürel belleğin oluşumuna ve devamlılığına katkı sağlamaktadır. Bu geleneği sürdüren dağ yöresi kadınlarında toplumsal aidiyet duygusu yaratarak kültürel kimlik oluşumuna katkıda bulunmaktadır. Ne var ki modernleşmenin etkisiyle bakır çalma geleneğinde de birtakım değişim ve dönüşümlerin meydana geldiği gözlemlenmiştir. Bakır çalma geleneği eski canlılığını yitirmiş, unutulmaya yüz tutmuştur. Günümüzde bakır çalma geleneğinin kadınların hayatında geçmişe oranla daha az yer kapladığı, geleneği sürdürenlerin de azaldığı tespit edilmiştir. Bakır çalma geleneğinin kültürel bellek işlevlerini eskisi gibi yerine getiremediği anlaşılmıştır. Ancak katılımcıların bakır çalma geleneğinin sürdürülmesi noktasında istekli oldukları görülmüştür. Bakır çalma geleneğini kimliklerinin bir göstergesi olarak görmekte, geçmişten gelen kültürel birikimin gelecek kuşaklara tanıtılması ve aktarılmasını önemsemektedirler. Bursa'nın dağ ilçelerinde bakır çalma geleneğini içeren somut olmayan kültürel mirası korumaya yönelik projelerin yapıldığı bilinmektedir. Ancak bakır çalma geleneğini gelecek kuşaklara tanıtabilmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Bakır çalma geleneğine ilişkin yazılı, görsel ve işitsel kayıtların yanı sıra Bursa'nın dağ ilçelerindeki kültürel mirası korumak adına uygulama içerikli projelerin hayata geçirilmesi önem arz etmektedir.This study focuses on the tradition of playing "bakır" in the mountainous districts of Bursa (Orhaneli, Keles, Büyükorhan, Harmancık) and surrounding areas. The cultural significance, components, and cultural memory functions of the "bakır" playing tradition, maintained by women in the mountain districts of Bursa, are explored as carriers of cultural memory. This tradition holds a special position due to its execution by women. "Bakır" playing tradition is a multifaceted cultural practice that involves women in wedding rituals, incorporating elements such as sound, rhythm, text, and dance. The tradition of playing "bakır" has contributed to the continuity of cultural memory by being versatile, having a certain structure, persistently repeating from the past to the present, and facilitating communication among women. The aim of this study is to reveal the role of the "bakır" playing tradition in the formation, transmission, and reproduction of cultural memory from the past to the present, particularly through the experiences, knowledge, emotions, and thoughts of women in Bursa's mountain districts. The study also seeks to understand what the "bakır" playing tradition means for women, its role and importance in their lives. This study was conducted using qualitative research methods and a phenomenological design, involving 17 participants through semi-structured personal interviews and observations in environments where the tradition is practiced. The purposive sampling technique was used in the selection of the research group which includes women who can play "bakır" instruments either as amateurs or professionals, women skilled in "bakır" playing, and male participants with knowledge about the "bakır" playing tradition. The descriptive analysis technique was utilized for data analysis, with the support of the Nvivo12 program. The conceptual part of the study discusses cultural memory and its relationship with related concepts such as tradition, ritual, and identity, as well as the relationship between cultural memory and musical practices. According to the data obtained from the field, the "bakır" playing tradition has contributed to the formation and continuity of cultural memory from the past to the present. It has created a sense of social belonging among women in the mountainous regions, contributing to the formation of cultural identity. However, the influence of modernization has led to some changes and transformations in the "bakır" playing tradition. It has lost its former vitality and is at risk of being forgotten. It was observed that the "bakır" playing tradition occupies a smaller space in women's lives today compared to the past, and the number of those continuing the tradition has decreased. The "bakır" playing tradition is found to be unable to fulfill its cultural memory functions as effectively as before. It has been observed that participants are willing to sustain the "bakır" playing tradition. Considering it as a signifier of their identity they emphasize the importance of introducing and transmitting the cultural accumulation from the past to future generations. It is known that projects aiming to preserve the intangible cultural heritage, including the "bakır" playing tradition, are implemented in the mountainous districts of Bursa. However, more efforts are needed to introduce the tradition to future generations. While written, visual, and auditory records are important regarding the "bakır" playing tradition, the implementation of projects with practical content is even more crucial to preserve the cultural legacy of "bakır" playing in Bursa's mountain districts
The effects of different container media on Turkish alder (Alnus orientalis Decne) seedling characteristics
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Orman Mühendisliği Bilim DalıBetulaceae familyası Alnus cinsinden olan Türk kızılağacı (Alnus orientalis Decne.) Türkiyede doğal olarak yetişen türler arasında yer almaktadır. Türk kızılağacı endüstriyel plantasyon, su kenarlarının restorasyonu, maden ve çöp sahalarının rehabilitasyonu ve kent ağaçlandırmaları gib birçok alanda kullanımı mümkün Doğu Akdeniz için endemik bir ağaç türüdür. Çalışmada Türk kızılağacının farklı kap ortamlarının fidan karakterleri üzerine etkisini araştırmak hedeflenmiştir. Tohumlar Türk kızılağacının doğal yayılış gösteren Bucak, Anamur ve Fethiye'den toplanmıştır. Denemede iki farklı ortam kullanılmıştır. Birinci ortam (toprak) için kap harcı olarak standart tüp harcı %50 orman toprağı + %30 torf + %20 gübre kullanılmıştır. İkinci ortam (perlit) için ise %50 perlit + %50 dere kumu kullanılmıştır. Deneme boyunca fidanlara ilave gübreleme işlemi yapılmamıştır. Toprak ve perlit ortamlarında Bucak, Fethiye, Anamur Türk kızılağacı populasyonlarına ait tüm fidanların çap ve boy değerleri Ağustos, Eylül, Ekim, Kasım ve Aralık aylarında ölçülmüştür. Aralık ayında üç populasyondan toprak ve perlit ortamında yetiştirilen rastgele seçilmiş toplamda 90 fidanda yan dal, gövde ve kök kısımlarına ayrılarak biyokütle ölçümleri yapılmıştır. Toprak ortamda kızılağaç popülasyonlarında boy karakterinde istatiksel olarak farklar gözlenmezken, çap değerleri açısından ise anlamlı farklılıklar görülmüştür. Diğer yandan perlit ortamında boy ve çap açısından istatiksel farklar bulunmamıştır. Aralık ayında perlit ortamında nihai boylar 12,79 cm ile 18,07 cm arasında değişirken, toprak ortamında ise 37,63 cm ile 41,80 cm arasında değişmektedir. Perlit ortamında nihai çaplar 4,30 mm ile 5,32 mm arasında değişirken, toprak ortamında ise 9,83 mm ile 11,33 mm arasında değişmektedir. Kızılağaç populasyonlarına ait fidanların perlit ortamında boy artımları %44-%50 arasında en fazla Ekim ayında yaptığı görülmüştür. Tüm popülasyonlara ait fidanlarda ise her iki yetiştirme ortamlarında en düşük çap ve boy artımını Aralık ayında yaptığı gözlenmiştir. Kızılağaç popülasyonlarına ait fidanlarda yetiştirme ortamlarının boy ve çap değerlerindeki varyans içindeki payları sırasıyla %45 ile % 29 olduğu tespit edilmiştir. Boy değerlerindeki varyansın en fazla ortamdan (%45), çap değerlerindeki varyansın en fazla ise aydan (%37) kaynaklandığı görülmüştür.Tüm popülasyonlara ait kızılağaç fidanlarının yan dal, gövde, kök, toplam biyokütle, toprak üstü biyokütleleri açısından toprak ve perlit ortamlarında yapılan T-testi analizinde istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar saptanmıştır. Kızılağaç popülasyonlarına ait perlit ortamındaki fidanların toprak altı biyokütlesi toprak üstü biyokütlesinin yaklaşık 4 katı iken, toprak ortamında yetişen kızılağaç fidanlarının toprak altı biyokütlesi toprak üstü biyokütlesinin yaklaşık 2 katıdır. Her iki ortamında da Bucak popülasyonu en düşük biyokütleye sahip olduğu görülmüştür. Toprak ortamında Fethiye popülasyonuna ait fidanların biyokütleleri en fazla olduğu görülürken pertlit ortamda ise Anamur popülasyonu ilk sırayı almıştır.Turkish alder (Alnus orientalis Decne.), which belongs to the genus Alnus of the Betulaceae family, is among the species growing naturally in Türkiye. Turkish alder is an endemic tree species for the Eastern Mediterranean that can be used in many areas such as industrial plantations, restoration of waterfronts, rehabilitation of mining and landfill sites and urban afforestation. The aim of this study was to investigate the effect of different container media on seedling characters of Turkish alder. The seeds were collected from Bucak, Anamur and Fethiye where Turkish alder is naturally distributed. Two different media were used in the experiment. For the first medium (soil), 50% forest soil + 30% peat + 20% fertilizer was used. For the second medium (perlite), 50% perlite + 50% river sand was used. Diameter and height values of all seedlings of Bucak, Fethiye and Anamur Turkish alder populations were measured in August, September, October, November and December in soil and perlite environments. In December, a total of 90 randomly selected seedlings from three populations grown in soil and perlite media were divided into branches, trunk and root parts and biomass measurements were made. While no statistical differences were observed in Turkish alder populations in soil media, significant differences were observed in terms of diameter values. On the other hand, no statistical differences were found in terms of height and diameter in perlite media. In December, final heights in perlite varied between 12.79 cm and 18.07 cm, while in soil media they varied between 37.63 cm and 41.80 cm. Final diameters ranged between 4.30 mm and 5.32 mm in perlite media and between 9.83 mm and 11.33 mm in soil media. It was observed that the maximum increase in height of the seedlings of alder populations in perlite media was between 44% and 50% in October. In seedlings of all populations, the lowest diameter and height increases were observed in December in both growing media. The ratios of growing media in the variance of height and diameter values in seedlings of alder populations were found to be 45% and 29%, respectively. It was observed that the highest variance in height values was caused by the environment (45%) and the highest variance in diameter values was caused by the month (%37). Statistically significant differences were found in the T-test analyses of lateral branch, stem, root, total biomass, above-ground biomass of alder seedlings belonging to all populations in soil and perlite environments. While the below-ground biomass of the seedlings of alder populations grown in perlite medium was approximately 4 times the above-ground biomass, the below-ground biomass of alder seedlings grown in soil medium was approximately 2 times the above-ground biomass. Bucak population had the lowest biomass in both media. The biomass of the seedlings belonging to the Fethiye population was the highest in the soil media, while the Anamur population took the first place in the pertlite media
Production of self-healing cement-based composites using capsulated bacteria
Get PDF03.04.2025 tarihine kadar kullanımı yazar tarafından kısıtlanmıştır.Kendi kendini onarabilen bakterili çimentolu kompozitlerde efektif bir tedavi süreci için bakterileri çimentonun yarattığı iç ortamdan ve dış etkilerden korumak gereklidir. Bu sebeple bakterileri bir koruyucu kapsül içerisine alarak bu zararlı etkilerden koruma yöntemleri geliştirilmektedir. Ancak bu koruyucu kapsüllerin üretiminde kullanılan kimyasallar genellikle beton üretimi için oldukça pahalıdır ve bu kapsülleme işlemleri genellikle üstün teknik işlemler ve laboratuvar imkanları gerektirmektedir. Böylece ek maliyet ve kimyasal kullanımları yüzünden çevreye de zararlı bir etkisi olmaktadır. Oysaki bakteriyel iyileşmenin öne çıkan yanlarından biri doğal ve çevre dostu bir iyileşme yöntemi olmasıdır. Bu nedenle doğal fiberler kullanılarak daha kolay bir bakteri koruma sistemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde doğal fiber içerisine bakteri sporları emdirilerek kullanılmaktadır. Böylece ilave bir kapsülleme işlemi ve malzeme kullanımı olmadan daha üstün bir yöntem geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında çay atıklarını bakteri için bir koruyucu çeper ve doğal fiber olarak kullanılması amaçlanmıştır. Çay atıkları dünya çapında çokça açığa çıkan bir atık olup, yüksek su emme oranına sahip fiber formunda bir atık tipidir. Çay atıklarının bu fiber formunun ve su emme özelliğinin bakteri emdirme yöntemi ile üretilmiş bakterili kompozitlerdeki efektifliği araştırılmıştır. Çay atığı içerisine Bacillus megaterium sporları emdirilmiştir ve harç karışımlarına %0,2, %0,4 ve %0,6 olmak üzere üç farklı oranda fiber olarak ikame edilmiştir. Kontrol harçları, bakterilerin direkt olarak karışıma eklendiği harçlar, bakterisiz çay atıklarının eklendiği harçlar ve bakterili çay atığı içeren seriler dahil olmak üzere toplam sekiz harç tipi üretilmiştir. Üretilen bu harçların bir kısmı üzerinde basınç yüklemeleri yapılarak ön hasarlı hale getirilmiştir. Ardından tüm numuneler 28 gün ve 90 gün boyunca su tankında kürlenmiştir. Bu ön hasarlı ve hasarsız harç numuneleri kullanılarak bakteri, çay atığı ve bakterili çay atıklarının harçların fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerine olan etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda yayılma, çatlak iyileşme, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, ultrasonik ses geçiş hızı (UPV), su emme, kapiller yolla su emme, görünür porozite ve yüksek sıcaklık etkisi deneyleri yürütülmüştür. Son olarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak alınan görüntülerde çay atığı ve bakteri ürünleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çay atıklarının başarılı bir şekilde bakterileri emerek muhafaza edebildiği ve bir arada kullanımlarının bakteriyel tedavi sisteminin etkinliğini ve süresini arttırdığı saptanmıştır. Çay atıkları doğal fiber etkileri sayesinde çatlakları kısıtlamıştır. Bu kısıtlanan çatlaklarda bakteriler daha etkin bir onarım sunarak 0,68 mm genişliğine kadar çatlak iyileştirmeyi başarmıştır. Bakterili çay atıkları harçların basınç ve eğilme dayanımlarını da arttırmıştır. Çay atıklarının fiber ve koruma etkisi ile bakterilerin kalsit üretme efektifliğini ve süresini uzatması sayesinde bakterili çay atığı içeren harçlar kontrol numunelerine göre %26,50 oranında daha yüksek basınç dayanımları ve %8,04 oranına varan daha yüksek eğilme dayanımları sergilemiştir. Çay atıklarının sağladığı ekstra su, bakteriler için daha uygun bir ortam ve iç kürleme etkisi yaratmıştır. Böylece daha yüksek miktarda kalsit oluşarak yapıdaki boşluklar doldurulmuştur. Bu yoğun yapı sayesinde bakterili çay atığı içeren harçlarda daha yüksek UPV değerleri, daha düşük su emme, kapilarite ve porozite değerleri saptanmıştır. Bakteri ürünü bu kalsitlerin ve çay atıklarının yüksek sıcaklık etkisi karşısında da harçlara dayanıklılık sağladığı saptanmıştır. Çay atıklarının sıcaklık tahliye özelliği ve bakterilerin yarattığı iyileşme sayesinde harçlarda oluşan çatlakları onarak yüksek sıcaklık karşısında da %101,98' e varan oranda daha yüksek artık basınç dayanımı değerleri sunmuştur. Ek olarak bakterili çay atığı içeren harçlar yüksek sıcaklık etkisi sonrası daha az ağırlık kaybı oranı görülürken, daha yüksek UPV değerleri sergilemiştir. SEM altında incelenen numunelerde çay atıkları etrafında kalsit oluşumlarının yoğunlaştığı görülmüştür. Bu da çay atıklarının bakterilere sağladığı olumlu şartları göstermiştir.In bacterial self-healing cementitious composites, protecting the bacteria from the harsh internal environment created by the cement and external factors is crucial for an effective healing process. Therefore, methods are being developed to shield the bacteria from these harmful effects by encapsulating them in protective capsules. However, the chemicals used in the production of these protective capsules are generally expensive for concrete production, and the encapsulation processes often require advanced technical procedures and laboratory facilities. This results in additional costs and environmental impacts due to extra chemicals and techniques. However, one of the prominent advantages of bacterial healing is that it is a natural and environmentally friendly method. Therefore, an easier bacterial protection system has been developed using natural fibers. In this method, bacterial spores are absorbed into natural fibers and used without the need for additional encapsulation processes or materials, providing a more efficient method. This doctoral thesis aims to use tea waste as a natural fiber and protective material for bacteria. Tea waste is widely generated waste globally, and it is a fibrous waste type with a high water absorption rate. The effectiveness of the fiber form and water absorption properties of tea waste in bacterial cementitious composites produced through bacterial absorption methods has been investigated. Bacillus megaterium spores were absorbed into the tea waste and incorporated into mortar mixtures at three different ratios: 0.2%, 0.4%, and 0.6%. A total of eight different types of mortar were produced, including control mortars, mortars with bacteria directly added to the mix, mortars with tea waste (non-bacterial), and mortars containing bacterial tea waste. Some parts of these mortars were pre-damaged by applying compressive loads. All samples were then cured in water tanks for 28 days and 90 days. Using these pre-damaged and undamaged samples, the effects of bacteria, tea waste, and bacterial tea waste on the physical, mechanical, and durability properties of the mortars were examined. Tests conducted in this context include flow table, crack healing, compressive strength, flexural strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), water absorption, capillary water absorption, apparent porosity, and high-temperature effect. Additionally, tea waste and bacterial products were analyzed through images taken using scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that tea waste successfully absorbed and preserved the bacteria, and their combined usage enhanced the effectiveness and duration of the bacterial healing system. Tea waste, due to its natural fiber properties, restricted crack formation. In these restricted cracks, the bacteria provided more effective healing, achieving crack healing of up to 0.68 mm. The bacterial tea waste also improved the compressive and flexural strengths of the mortars. Mortars containing bacterial tea waste exhibited 26.50% higher compressive strength and 8.04% higher flexural strength compared to control samples. Tea waste extended the bacteria's calcite production efficiency and duration through its fiber and protective effects. The additional water provided by the tea waste created a more favorable environment for bacteria, promoting internal curing. More calcite formed as a result, filling the voids in the structure. Due to this denser structure, mortars containing bacterial tea waste showed higher UPV values, lower water absorption, capillarity, and apparent porosity values. The calcite produced by the bacteria and the tea waste were also found to contribute to resistance against high temperatures. Thanks to the temperature dissipation properties of the tea waste and the healing effect of the bacteria, the mortars were able to repair cracks and exhibited up to 101.98% higher residual compressive strength under high temperatures. Additionally, mortars containing bacterial tea waste showed less weight loss and higher UPV values after exposure to high temperatures. SEM analysis of the samples revealed that calcite formation cumulated around the tea waste, indicating the favorable conditions that tea waste provided for the bacteria
Determination of the most appropriate disposal method for wind turbine blade wastes with the fuzzy topsis method: A case study
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Çevre Mühendisliği Bilim DalıRüzgar enerjisi yenilenebilir enerji sitemlerinden olup çevreci ve kar elde edilebilen bir enerji kaynağıdır. Son yıllarda rüzgar enerjisine yatırım dünya genelinde hızla artmaktadır. Dünyada 2000 yılında 17 GW rüzgar enerjisi kurulumu bulunuyor iken bu değer 2022 yılında 906 GW'a çıkmıştır. Rüzgar türbinlerinin ekonomik ömrü 20 yıl olarak kabul edilmektedir. Rüzgar türbininin kısımları genel olarak çelik, alüminyum ve kompozit malzemelerden oluşmaktadır. Kompozit malzemelerden oluşan kanatlar hariç büyük oranda geri dönüştürülebilmektedir. Ancak, rüzgar türbin kanatları kompozit malzemelerden ve ağırlıkla termoset plastiklerden oluştukları için geri dönüşümü kolay olmayan malzemelerden oluşmaktadır. Bu nedenle, kullanım ömrü tamamlanmış olan rüzgar türbin kanatlarının çoğu dünya çapında katı atık sahalarında depolama atılmaktadır. Bu durum ülkeler için çevresel ve ekonomik sorunlara yol açmakta ve rüzgar enerjisinin sözde 'yeşil enerji' algısı üzerinde olumsuz bir imaj oluşmasına neden olmaktadır. Diğer taraftan, rüzgar enerjisinin dünyada ve Türkiye'de yaygınlaşmaya başladığı 1990'lı ve 2000'li yıllarda kurulan rüzgar santralleri ömürlerini doldurmaya başlamıştır. Önümüzdeki yıllarda da ömrünü tamamlayan rüzgar türbinlerinin miktarı hızlanarak artacaktır. Türkiye'de 2041 yılına kadar en az 110502,3 ton rüzgar türbin kanadının atık durumuna dönüşeceği saptanmıştır. Bu nedenle, atık durumuna dönüşecek rüzgar türbin kanatları depolama sahalarında yüksek miktarlarda alan kaplayacağından önemli bir probleme yol açacaktır. Aynı zamanda, değerli bir malzeme olan kompozit malzemenin geri kazanımı önemli bir araştırma konusu olacaktır. Literatürde rüzgar türbin kanatlarının geri dönüşümü ile ilgili çalışmalar bulunmakta olup ülkemizde konuyla ilgili çalışmalar yetersiz durumdadır. Bu çalışmada literatürde öne çıkan kanat atıklarının bertaraf yöntemlerinin en uygununu yakın zamanda ömrünü tamamlayacak rüzgar türbinleri için seçilen bir Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) yöntemiyle saptamak konu edilmiştir. Bu kapsamda Türkiye'deki açığa çıkacak rüzgar türbin kanat atıkları santral ve il bazında hesaplanarak, Balıkesir'de bulunan Bandırma rüzgar santrali örneği ile metodolojinin bir uygulaması yapılmıştır. Bu kapsamda, bu tez iki aşamadan oluşmaktadır. Başlangıçta Türkiye'de yakın gelecekte oluşacak rüzgar türbin kanat atıklarının il bazında marka-model envanteri çıkarılmıştır. Yapılacak envanter çalışmasında Türkiye Rüzgar Enerjisi Birliğinin (TÜREB) Rüzgar Enerji Sistemleri veri tabanı kullanılmıştır. İkinci aşamada, Balıkesir ilinde yakın gelecekte ömrünü tamamlayacak bir rüzgar santrali için Bulanık TOPSİS karar verme yöntemi uygulanmıştır. Bunun için literatür araştırılması yapılarak rüzgar türbin kanat atıkları için literatürde bulunan alternatif metotlar belirlenmiştir. Bu alternatif metotlar için ana ve alt önem kriterleri yine literatür çalışması sonrası belirlenmiştir. Daha sonra beş karar vericiden kriterlerin ağırlıkları ve alternatiflerin ağırlıkları ile karşılaştırmalı anket çalışması uygulanmıştır. Karar vericiler katı atık yönetiminde uzman kişilerden seçilmiştir. Alternatiflerin verilerle desteklenebilecek karşılaştırmaları bu şekilde elde edilmiştir. Alternatifler öncelik sırasına göre belirlenmiştir. Son olarak bertaraf alternatifleri için ekonomik analiz yapılmıştır. Çalışma sonunda, rüzgar türbini kanat atıklarının bertaraf yöntemlerinin uygunlukları sırasıyla, sanat ve bina yapılarında yeniden kullanım, beton içerisinde geri kazanım, çimento fabrikalarında enerji geri kazanım ve katı atık sahalarında depolama alanlarında bertaraf edilmesi olarak belirlenmiştir.Wind energy is a renewable energy system and is an environmentally friendly and profitable energy source. In recent years, investment in wind energy has been increasing rapidly around the world. While there were 17 GW wind energy installations in the world in 2000, this value increased to 906 GW in 2022. The economic life of wind turbines is accepted as 20 years. The parts of the wind turbine generally consist of steel, aluminum and composite materials. It is largely recyclable, except for the blades, which are made of composite materials. However, wind turbine blades consist of materials that are not easy to recycle, as they are composed of composite materials and predominantly thermoset plastics. For this reason, most end-of-life wind turbine blades are disposed of in landfills around the world. This situation causes environmental and economic problems for countries and creates a negative image of wind energy as a so-called 'green energy'. On the other hand, wind power plants established in the 1990s and 2000s, when wind energy began to become widespread in the world and in Turkey, have begun to reach the end of their lifespan. The number of wind turbines completing their lifespan will increase rapidly in the coming years. It has been determined that at least 110502,3 tons of wind turbine blades will become waste by 2041 in Turkey. For this reason, wind turbine blades that will become waste will cause a significant problem as they will take up large amounts of space in landfills. At the same time, the recovery of composite material, which is a valuable material, will be an important research topic. There are studies on the recycling of wind turbine blades in the literature, but studies on the subject are insufficient for our country. In this study, it is aimed to determine the most suitable disposal method of blade waste, which is prominent in the literature, by using a Multi-Criteria Decision Making (MCDM) method selected for wind turbines that will end their life in the near future. In this context, the wind turbine blade waste to be released in Turkey was calculated on the basis of power plant and province, and an application of the methodology was made with the example of a wind power plant in Bandırma, Balıkesir. In this context, this thesis consists of two stages. Initially, a provincial brand-model inventory of wind turbine blade waste that will be generated in Turkey in the near future was prepared. In the inventory study, the Wind Energy Systems database of the Turkish Wind Energy Association (TÜREB) was used. In the second stage, the Fuzzy TOPSIS decision-making method was applied for a wind power plant that will end its life in the near future in Balıkesir province. For this purpose, a literature review was conducted and alternative methods found in the literature for wind turbine blade waste were determined. The main and sub-criteria for these alternative methods were determined after the literature study. Then, a comparative survey was conducted on the weights of the criteria and the weights of the alternatives from five decision makers. Decision makers were selected from experts in solid waste management. Alternatives were determined in order of priority. Finally, an economic analysis was made for disposal alternatives. At the end of the study, the suitability of the disposal methods of wind turbine blade waste was determined as reuse in art and building structures, recovery in concrete, energy recovery in cement factories and disposal in landfills in solid waste sites, respectively
Deposition and characterization of ZnO - Cu2O films for photovoltaic applications by ultrasonic spray pyrolysis technique
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Fizik Ana Bilim Dalı, Fizik Bilim DalıBu tez çalışması, güneş hücrelerinde kullanılan ince film güneş hücrelerinin önemli bir bileşeni olan Cu2O'nun, toksik olmayan, doğada bolca bulunan bir malzeme olan bakır (II) oksit (Cu2O) ince filmleri olarak geliştirilmesine odaklanmaktadır. n-tipi elektriksel iletkenlik gösteren ZnO ince filmleri tampon katman olarak planlanmış, p-tipi elektriksel iletkenlik gösteren katkısız ve Boron katkılı Cu2O ince filmler, ultrasonik sprey piroliz tekniği kullanılarak cam alttaşlar üzerine büyütülmüştür. Çalışmanın temel amacı, saydam iletken optik malzeme olan kalay katkılı indiyum oksit-In2O3 (ITO) alttaşlar üzerine, tampon katman olarak USP yöntemi ile büyütülen n-tipi ZnO ince filmi üzerine yine USP yöntemi ile büyütülmüş p-tipi Cu2O ince filmlerinin fiziksel özelliklerine boron (B) katkısının etkisini anlamaktır. Bu kapsamda, katkısız Cu2O ince filmlerinin yanı sıra farklı oranlarda B katkılı ince filmler (%3, 6, 9, 12) üzerinde detaylı bir araştırma yapılmıştır. Filmler, 280ºC sıcaklıktaki cam ve ITO kaplı cam alttaşlar üzerine taşıyıcı gaz olarak hava kullanılarak büyütülmüştür. ZnO ve Cu2O ince filmlerinden alınan X-Işını Kırınım Desenleri (XRD) incelendiğinde, ZnO ve Cu2O:B ince filmlerin polikristal kübik yapıda olduğu belirlenmiş ve Cu2O ince filmlerinde (200) kırınım pikinin daha baskın olduğu gözlemlenmiştir. XRD desenlerinden elde edilen verilerle yapılan hesaplamalarda tanecik boyutları incelenmiş, Scherrer ve Modifiye Scherrer formülleri ile kristal büyüklükleri hesaplanmış, katkılama ile kristal büyüklüklerinin 27 nm'den 19 nm'ye kadar küçüldüğü tespit edilmiştir. Yapıya dahil olan boron iyonlarının yapı içerisine yerleşimi ile kristal düzlemlerinin katkılamaya bağlı olarak değişimleri raporlanmıştır. Alınan geçirgenlik ve soğurma spektrumları ile yapılan hesaplamalarda, Cu2O:B filmlerin %60 civarında optik geçirgenliğe sahip olduğunu (500 nm'de) ve katkılama oranının artışıyla bu geçirgenliğin değişmediğini göstermiştir. Soğurma katsayısının (?) 5,76x1014 ile 9,05x1014 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. AFM ve SEM görüntüleri ile yapılan yüzey morfolojisi çalışmaları sonucunda, filmlerin homojen bir şekilde kaplandığı ve B katkısına bağlı olarak Cu2O filmlerinin yüzey pürüzlülüğünün (Ra) 9,2 nm'den 11,9 nm'ye değiştiği gözlemlenmiştir. Güneş hücrelerinde kullanılan soğurucu katmanların (Cu2O:B) p-tipi elektriksel iletkenlik gösterdiği belirlenmiş ve Hall Etkisi ölçümleri ile Cu2O:B filmlerin p-tipi iletkenliğe, ZnO filmlerin n-tipi iletkenliğe sahip olduğu tespit edilmiştir. Taşıyıcı konsantrasyonu (n) 2.67x1015 cm-3'ten 3.59x1016 cm-3'e kadar arttığı, mobilite değerlerinin (µ) 13,4 cm²/V.s'den 11,01 cm²/V.s'e değiştiği ve özdirençlerinin katkılama oranına bağlı olarak 1,74x10^2 ?cm'den 8,21 ?cm'ye kadar kayda değer bir şekilde azaldığı gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, Cu2O:B ince filmlerinin güneş hücreleri için potansiyel bir soğurucu katman olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir.This thesis focuses on the development of copper (II) oxide (Cu2O) thin films, a non-toxic and abundantly available semiconductor material, for use in thin-film solar cells. For application as thin-film solar cells, n-type ZnO thin films exhibiting electrical conductivity were grown as buffer layers, and undoped and boron-doped (at various concentrations of 3%, 6%, 9%, and 12%) p-type Cu2O thin films exhibiting electrical conductivity were grown as absorber layers on glass substrates using the ultrasonic spray pyrolysis technique. The primary objective of the study is to understand the effect of boron (B) doping on the physical properties of p-type Cu2O thin films grown on n-type ZnO thin films, which were deposited on ITO substrates using the USP method. In this context, a detailed investigation was conducted on undoped Cu2O thin films as well as B-doped thin films at various concentrations (3%, 6%, 9%, and 12%). The films were grown on glass and ITO-coated glass substrates at a temperature of 280ºC using air as the carrier gas. X-ray diffraction patterns (XRD) obtained from ZnO and Cu2O thin films revealed that both ZnO and B-doped Cu2O thin films possess a polycrystalline cubic structure, with the (200) diffraction peak being more prominent in Cu2O thin films. Grain sizes were examined using the data obtained from XRD patterns, and crystal sizes were calculated using the Scherrer and Modified Scherrer formulas, indicating that the crystal sizes decreased from 27 nm to 19 nm with doping. The incorporation of boron ions into the structure and the resulting changes in crystal planes due to doping were reported. Analyses of the transmittance and absorption spectra showed that Cu2O:B films have an optical transmittance of around 60% at 500 nm, which remained unchanged with increasing doping concentrations. The absorption coefficient (? @500nm) was observed to range between 3.26x10^4 cm^-1 and 4.42x10^4 cm^-1. Surface morphology studies conducted with AFM and SEM images demonstrated that the films were uniformly coated, and the surface roughness (Ra) of Cu2O films increased from 9.2 nm to 11.9 nm with boron doping. Hall Effect measurements confirmed that Cu2O:B films exhibit p-type conductivity, while ZnO films exhibit n-type conductivity. It was observed that the carrier concentration (n) of Cu2O:B thin films increased from 2.67x10^15 cm^-3 to 3.59x10^16 cm^-3 with boron doping, the mobility values (µ) ranged from 13.4 cm²/V.s to 11.01 cm²/V.s, and the resistivity significantly decreased from 174 ?cm to 8.21 ?cm with increasing doping concentrations. These results indicate that Cu2O:B thin films could be considered a potential absorber layer for solar cell applications