Kimyasal harp maddeleri simülantları ve zehirli endüstriyel malzemelerin algılanmasına yönelik metal oksit gaz sensörlerin geliştirilmesi
Development and design of metal oxide gas sensors for detecting chemical warfare agent simulants and toxic industrial chemicals
- Tez No: 1005796
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gaz sensörü, Kimyasal sensör, Gas sersor, Chemical sensor
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, kimyasal harp maddelerinin (KHM) simülantları ve zehirli endüstriyel malzemelerin (ZEM) algılanmasına yönelik mikro ısıtıcı tabanlı metal oksit gaz sensörleri geliştirilmiştir. Algılayıcı katmanların üretimi için manyetik alan saçtırma (sputtering) ve hidrotermal sentez gibi yöntemler tercih edilmiştir. Tez çalışmasında tungsten trioksit (WO3), titanyum dioksit (TiO2), vanadyum pentaoksit (V2O5) ve çinko oksit (ZnO) esaslı nanoyapılar mikro ısıtıcı platformlar üzerinde hem ince film hem de nanoyapı formatında elde edilmiştir. Metal oksitler daha sonra manyetik alan saçtırma ile kaplama yöntemiyle metal malzemeler ile fonksiyonelleştirilmiştir. Özel olarak tasarlanmış mikro ısıtıcı yapılar sayesinde düşük güç tüketimi ile 800 ℃'ye kadar ulaşabilen sıcaklık kontrolü sağlanmıştır. Üretilen yapılar morfolojik, yapısal ve elektriksel karakterizasyon yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Tez kapsamında NATO AEP-54 standardı doğrultusunda belirlenen gazlar için kontrollü test düzeneği ile gaz üretilmiş olup sensörlerin performansları değerlendirilmiştir. Bu bağlamda sarin gazı simülantı dimetil metilfosfonat (DMMP), VX gazı simülantı trimetil fosfat (TMP), hardal gazı simülantı 2-kloroetil etil sülfit (2-CEES), hardal gazı türevi simülantı dipropilen glikol metil eter (DPGME), sülfür hardal simülantı metil salisilat (MeS) ile kan zehirleyici ajanlardan hidrojen siyanür (HCN) ve toksik endüstriyel gazlardan hidrojen sülfür (H2S) gibi tehlikeli kimyasalların tespiti mikro ısıtıcılı sensörlerle gerçekleştirilmiştir. Ayrıca metal ile dekore edilen metal oksitler ve katkısız metal oksitler savaş ajanı simülantlarına karşı test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, metal oksit sensörlerin kimyasal tehdit algılama uygulamaları için önemli ölçüde potansiyel taşıdığını göstermiştir. Katkısız metal oksitlerin metal ile fonksiyonelleştirildiğinde belirli gazlara karşı daha duyarlı hale geldiği gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda mikro ısıtıcılı metal oksit gaz sensörleri kullanılarak düşük güç tüketimi ve belirli gazlara karşı seçici algılama yetenekleri geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, microheater-based metal oxide gas sensors were developed for the detection of chemical warfare agent (CWA) simulants and toxic industrial chemicals (TICs). Magnetron sputtering and hydrothermal synthesis methods were employed for the fabrication of the sensing layers. Nanostructures based on tungsten trioxide (WO3), titanium dioxide (TiO2), vanadium pentoxide (V2O5), and zinc oxide (ZnO) were successfully obtained on microheater platforms in both thin film and nanostructured forms. In particular, Metal oxides were used both in their pure form and modified with a thin metal layer deposited by sputtering. The metal decoration aimed to enhance the sensor's selectivity towards specific target gases, and gas sensing tests were conducted on both the pristine and metal-coated metal oxide nanostructures. The microheater structures were fabricated using platinum (Pt) as the heater material, allowing precise temperature to control up to 800 ℃ with low power consumption. Metal oxide sensors were characterized using morphological, structural, and electrical analysis techniques to investigate their properties and performance. Within the scope of the thesis, gases identified according to the NATO AEP-54 standard were generated using a controlled test system, and the performance of the sensors was evaluated accordingly. Test gases are hazardous chemicals such as dimethyl methylphosphonate (DMMP) as a sarin gas simulant, trimethyl phosphate (TMP) as a VX simulant, 2-chloroethyl ethyl sulfide (2-CEES) as a mustard gas simulant, dipropylene glycol methyl ether (DPGME) as a mustard gas derivative simulant, methyl salicylate (MeS) as a sulfur mustard simulant, as well as hydrogen cyanide (HCN) and hydrogen sulfide (H2S) as toxic industrial gases. The results demonstrated that metal oxide-based gas sensors exhibited improved selectivity and sensitivity for specific gases. Consequently, low-power, microheater-integrated metal oxide sensor systems with selective detection capabilities were successfully developed, demonstrating significant potential for chemical warfare treat detection applications.
Benzer Tezler
- İlk müdahaleciler için kimyasal harp maddeleri acil durum rehberi
Chemical warfare agents emergency guide for first responders
MELTEM GÜNKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiKbrn-P Savunma Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL MUSLUOĞLU
- Kimyasal harp maddesi tespit/teşhis sistemlerinin incelenmesi ve sistem seçimine yönelik yöntem geliştirilmesi
Examination of chemical warfare agent detection / diagnosis systems and developing methods for system selection
UĞUR GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiSiyaset Bilimi ve Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRDAL GÖKERİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ OZAN YAĞMUROĞLU
- KBRN filtreleri için aktif karbon tabanlı polivinilklorür polimerlerin elektroeğirme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of activated carbon-based polyvinylchloride polymers for CBRN filters by electrospinning method
FURKAN KÜÇÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaSelçuk ÜniversitesiKimyasal, Biyolojik, Radyolojik ve Nükleer Savunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR KARAKURT
- Kritik askerî bölgelerde kimyasal terörist saldırılara karşı erken ihbar ve ikaz sistemlerinin yerleştirilmesi
The locating of dedection systems against chemical terrorist attacks in key military zones
ABDULLAH SOYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu KomutanlığıHarekat Araştırması Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. CEVRİYE GENCER
- Kimyasal, biyolojik, radyolojik ve nükleer savaş ajanlarına yönelik dekontaminasyon yöntemleri ve sistemleri
Decontamination methods and systems for chemical, biological, radiological and nuclear war agents
HALİL KOCABAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiKbrn-P Savunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KOLUMAN
DR. BURÇAK ÇABUK