Scalable fabrication of nanomaterial integrated polymer fibers as self-powered sensors
Kendinden güçlendiren sensörler olarak nano malzeme entegre polimer elyafların ölçeklenebilir imalatı
- Tez No: 849428
- Danışmanlar: ASSIST. MEMBER ABDULLAH DEMİR, DOÇ. DR. MUSTAFA ORDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Giyilebilir elektronikler, ger¸cek zamanlı veri toplama ve aktarımını m¨umk¨un kılarak sa˘glık hizmetlerinde devrim yaratma konusunda b¨uy¨uk bir potansiyele sahiptir. G¨unl¨uk hayatımızın her yerinde yer alan tekstiller, konfordan ¨od¨un vermeden sa˘glık durumu ve hastalıkların ba¸slangıcı hakkında bilgi sa˘glamak i¸cin ¸cok sayıda biyobelirte¸cle kar¸sı kar¸sıya kalmaktadır. Kendi kendine ¸calı¸san sens¨orler, bu cihazların ¸calı¸sması i¸cin herhangi bir harici g¨uce ihtiya¸c duymaması, bunun yerine d¨u¸s¨uk g¨u¸cl¨u elektronikleri ¸calı¸stırmak i¸cin enerji toplayabilmesi nedeniyle ilgi kazanmı¸stır. Ancak tekstil bazlı sens¨or ¨uretimi karma¸sık, ¸cok adımlı ¨uretim protokolleri gerektirir. Bu ¸calı¸smada, termal ¸cekme i¸slemi kullanılarak kendi kendine g¨u¸c sa˘glayan algılama i¸cin fonksiyonel fiberlerin tek adımlı ¨uretimi ara¸stırıldı. 2D nanomalzemelerin entegrasyonu, floropolimer (PVDF) bazlı triboelektrik ve piezoelektrik fiberlerin performansını ¨onemli ¨ol¸c¨ude artırdı. 2D nanomalzemeler, ¸cıktıyı a˘gırlıklı olarak aray¨uzey polarizasyonu ve mikrokapasit ¨or olu¸sumunun birle¸sik etkisiyle artırır. MXene-PVDF nanokompozit fiber, a˘gırlık¸ca % 5 MXene ilavesi ¨uzerine β fazının s¨urekli olarak % 44e kadar arttı˘gını g¨osterir. Triboelektrik fiber, enerji toplama ve y¨ur¨uy¨u¸s analizi gibi biyohareket izleme yetene˘gini g¨osterir. MoS2-PVDF piezoelektrik fiberin yapısal tasarımı, piezoelektrik alana verimli stres aktarımı sa˘glar. Ayrıca, MoS2 ilavesi, β faz miktarı 50% ile a˘gırlık¸ca% 3e kadar artar ve daha y¨uksek MoS2 ilavesi ¨uzerine azalır. Piezoelektrik fiber, nabız ve solunum gibi fizyolojik sinyalleri tespit etme yetene˘gini g¨osterir. Sens¨orler, bir mikrokontrol ¨unitesi kullanarak verileri depolamak ve analiz etmek i¸cin kablosuz olarak iletebilir. Kendi kendine ¸calı¸san fiber sens¨orlerin b¨uy¨uk ¨ol¸cekli ¨uretiminin g¨osterilmesi, teknolojinin akıllı giysilerin geli¸stirilmesi i¸cin end¨ustriyel olarak d¨on¨u¸st¨ur¨ulebilir olma ihtimalini g¨osteriyor.
Özet (Çeviri)
Wearable electronics have great potential to revolutionize healthcare by enabling real-time data acquisition and transfer. Textiles, a ubiquitous part of our daily lives, get exposed to a vast amount of biomarkers to provide information on health status and the onset of diseases without compromising comfort. Selfpowered sensors have gained interest as these devices do not require any external power to operate but rather can harvest energy to operate the low-power electronics. However, textile-based sensor fabrication requires complex multi-step fabrication protocols. In this study, a one-step fabrication of functional fibers for self-powered sensing using thermal drawing process was investigated. Integration of 2D nanomaterials have significantly improved the performance of the fluoropolymer (PVDF) based triboelectric and piezoelectric fibers. 2D nanomaterials enhance the output predominantly by the combined effect of interfacial polarization and microcapacitor formation. MXene-PVDF nanocomposite fiber shows β phase increases consistently up to 44% upon 5 wt% MXene addition. The triboelectric fiber demonstrates the capability to harvest energy and biomotion monitoring such as gait analysis. The structural design of MoS2-PVDF piezoelectric fiber ensures efficient stress transfer to the piezoelectric domain. Moreover, MoS2 addition increases up to 3 wt% with β phase amount 50% and decreases upon higher MoS2 addition. The Piezoelectric fiber demonstrates the ability to detect physiological signals such as pulse and respiration. The sensors can wirelessly transmit data to store and analyze using a microcontroller unit. The demonstration of large-scale fabrication of the self-powered fiber sensors shows the prospect of the technology as industrially translatable for developing smart clothing.
Benzer Tezler
- Nanolif yara örtücü yüzeylerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of nanofiber wound dressings
ZARİFE DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Scalable synthesis and energy applications of defect engineered nano materials
Başlık çevirisi yok
MEHMET KARAKAYA
- Development and synthesis of silicon-based nanomaterials for lithium-ion battery anodes
Silisyum bazlı nanomalzemelerin lityum-iyon pil anotları için geliştirilmesi ve sentezi
MEHMET NEVZAT DUMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Synthesis of graphene aerogel and its applications
Grafen aerojel sentezlenmesi ve uygulamaları
ECEM ÇELİK
- Kağıt mikroyapısının transfer edilmesiyle yüksek dayanımlı süperhidrofobik kaplamaların üretilmesi
Fabrication of highly robust superhydrophobic coatings by transferring the microstructure of paper
NUSRET ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES