Geri Dön

Silver nanowire based multifunctional fibers and fabrics

Gümüş nanotel modifiye edilmiş çok fonksiyonlu elyaf ve kumaşlar

PDF İndir

  1. Tez No: 774635
  2. Yazar: DOĞA DOĞANAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN, DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 180

Özet

Fonksiyonel tekstillere olan talep son yirmi yılda artmaktadır. Özellikle nesnelerin interneti, yapay zeka ve veri bilimindeki gelişmeler, bilim insanlarını ve mühendisleri tüketici taleplerini karşılayan daha iyi fonksiyonel ve/veya elektronik tekstiller geliştirmeye zorlamıştır. Ancak fonksiyonel tekstiller bazı eksikliklerden dolayı potansiyellerine ulaşamamışlardır. Bu eksikliklerin bir kısmı uygulamaya dayalı yaklaşımlarla giderilebilir. Ancak, kapsayıcı yaklaşımlarla acil çözümler gerektiren bazı evrensel zorluklar da vardır. Öncelikle işlevsellik kazandıran malzemelerin yüksek performans sunması ve toksik olmaması gerekir. Ek olarak, fonksiyonel tekstiller uzun süreler boyunca kararlı bir şekilde işlev görmelidir. Ayrıca hem malzemelerin üretim yöntemleri hem de tekstil üzerine uygulamaları seri üretim için uygun olmalıdır. Elektronik tekstillerin bir diğer eksikliği ise şarj edilebilir pillerle kullanılmasıdır. Bu cihazların güç gereksinimlerinin harici bataryalarla sağlanması, günlük kullanımlarını sınırlandıran en önemli faktörlerden birisidir. Bu tez çalışmasında, muadillerine göre yüksek iletkenlikleri ve düşük toksisiteleri nedeniyle fonksiyonel malzeme olarak gümüş nanoteller (Ag NT) tercih edilmiştir. Ag NT temelli fonksiyonel ve elektronik tekstiller yukarıda belirtilen tasarım kriterleri göz önünde bulundurularak geliştirilmiştir. İlk olarak Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşların çeşitli bakterilere karşı antimikrobiyal performansları araştırıldı. Geleneksel kumaşlar üzerinde az miktarda gümüş nanotel modifikasyonunun, Gram pozitif koklara (Staphylococcus aureus), Gram negatif basillere (Escherichia coli), gram pozitif ve spor oluşturan basillere (Bacillus cereus) ve maya benzeri bir mantarlara (Candida albicans) karşı üstün antimikrobiyal performans sağladığı gösterilmiştir. Daha sonra Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşlar giyilebilir ve mobil uygulamalar için düşük voltaj altında yüksek performanslı ısınabilen tekstiller olarak kullanılmıştır. Bu kumaşların 0.05 W/cm2 doğru akım altında 50 oC'ye ısıtılabildiği gösterilmiştir. Tezin bu bölümünde geliştirilen Ag NT bazlı ısınabilen tekstiller üstün mekanik stabiliteye ve kışlık giysilerde kullanım için güçlü bir potansiyele sahiptir. Daha sonra, Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşlar üzerine termoplastik poliüretan (TPU) filmler lamine edilmiş ve laminasyon işleminin kumaşlara üstün yıkama direnci kazandırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, aynı yapı, vücut hareketlerinden enerji toplayabilen triboelektrik nanojeneratörler (TENG'ler) olarak kullanım için de üstün potansiyele sahiptir. Bu tezde geliştirilen kumaş temelli TENG'ler, literatüre kıyasla en yüksek güç çıkışlarından birine sahiptir (1.25 W/m2). Kumaş temelli bu TENG'ler ile kendi kendine çalışan bir insan makine arayüz cihazı da geliştirilmiştir. Son olarak, Ag NT'ler, çekirdek kabuk yapısına sahip ıslak eğrilmiş fiber bazlı TENG'lerde iletken elektrot fiberlerde kullanılmıştır. Sonuç olarak, Ag NT'lerin fonksiyonel ve elektronik tekstil uyularmarı için güçlü potansiyele sahip olduğu farklı uygulamalarla birlikte gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

The demand for functional textiles has been increasing for the last two decades. In particular, advancements in the internet of things, artificial intelligence and data science have forced scientists and engineers to develop better functional and/or electronic textiles that meet consumer demands. However, due to some deficiencies, functional textiles could not reach their true potential. Some of these deficiencies can be addressed with practice-based approaches. On the other hand, there are also some universal challenges that require urgent solutions with an inclusive approach. First of all, the materials that give functionality must offer high performance and be non-toxic. In addition, functional textiles must function stably for a long period of time. Both the production methods of the materials and their application to textiles must be suitable for mass production. Another shortcoming of electronic textiles is their use with rechargeable batteries. Providing the power requirements of these devices with external batteries is one of the most important factors limiting their daily use. In this thesis, silver nanowires (Ag NWs) were preferred as the functional materials due to their high conductivity and low toxicity compared to their counterparts. Ag NW based functional and electronic textiles were developed considering the design criteria mentioned above. The antimicrobial efficacy of the Ag NW modified fabrics against a wide range of bacteria was first investigated. A small amount of Ag NW modification onto conventional fabrics has been shown to provide superior antimicrobial performance against a Gram-positive coccus (Staphylococcus aureus), a Gram-negative bacillus (Escherichia coli), a Gram-positive and spore-forming bacillus (Bacillus cereus), and a yeast-like fungus (Candida albicans). Later, Ag NW decorated fabrics were used as high-performance heatable textiles that operate under low voltage suitable for wearable and mobile applications. It has been shown that these fabrics can be heated to 50 oC under an applied power density of 0.05 W/cm2. The Ag NW based heatable textiles developed in this part of the thesis possessed superior mechanical stability and have a strong potential for use in winter clothing. Then, thermoplastic polyurethane (TPU) films were laminated onto Ag NW decorated fabrics and it was found that the fabrics gained superior washing resistance. Moreover, the same structure has shown superior potential when used as triboelectric nanogenerators (TENGs) that can harvest energy from body movements. The fabric-based TENGs developed in this thesis have one of the highest power outputs (1.25 W/m2) compared to the literature. A self-powered human-machine interface device was also developed with these fabric-based TENGs. Finally, Ag NWs were utilized as conductive electrode core fibers in core/shell wet spun fiber-based TENGs. All these different applications revealed the strong potential of Ag NWs for functional and electronic textiles.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    621206

    Establishing multifunctional graphene fibers for smart textiles

    Akıllı tekstiller için çok fonksiyonlu grafen fiber üretimi

    ÖZER ÇAKAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ

  2. Tez No

    756531

    The use of conductive nanomaterial-decorated filters for improvement of indoor air quality by particulate matter filtration

    Partikül madde filtrasyonu ile iç hava kalitesinin iyileştirilmesi için iletken nanomateryal dekore edilmiş filtrelerin kullanılması

    MELEK HAZAL BAŞKÖY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU

    PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

  3. Tez No

    425774

    Foto-'click' tepkimesiyle hazırlanan gümüş nanopartikül içeren termoset polimerlerin endüstriyel uygulamaları

    Industrial applications of silver nanoparticle containing thermoset polymers prepared by photo--CuAAC click reaction

    ELİF ÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova Üniversitesi

    Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN

  4. Tez No

    418341

    Transparent thin film heaters based on silver nanowire networks

    Gümüş nanotel ince filmler ile şeffaf ısıtıcılar

    ORÇUN ERGÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

  5. Tez No

    908530

    Buzlanmayı önleme uygulamaları için fonksiyonel kompozit malzemeler

    Functional composite materials for anti-icing application

    CEM KARAKÖYLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAHİN COŞKUN

Geri Dön