Thermal drawing of low-dimensional material-integrated triboelectric fibers for healthcare applications
Biyohareket algılama ve sağlık uygulamaları için düşük boyutlu malzemeler entegre triboelektrik fiberlerin termal çizimi
- Tez No: 889461
- Danışmanlar: Dr. MUSTAFA ORDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Esnek giyilebilir cihazların ve sensörlerin sağlık hizmetlerinde devrim yaratma potansiyeli, gerçek zamanlı izlemeyi kolaylaştırma yeteneklerinde yatmaktadır. Ancak, bu giyilebilir sensörlerin çoğu yoğun enerji tüketicileridir ve büyük enerji depolama cihazlarının gerekliliği, kabul edilebilirliklerini önemli ölçüde engellemektedir. Şu anda mevcut algılama cihazları çoğunlukla, nefes alabilirliği olmayan film bazlı cihazlar kullanılmakta olup, bu durum bunların yaygın sağlık uygulamalarında uygulanabilirliklerini azaltmaktadır. Triboelektrik nanojeneratörler (TENG'ler), triboelektrifikasyon ve elektrostatik indüksiyonun sinerjik süreçleriyle mekanik ve biyomekanik enerjiyi elektrik çıkışına dönüştüren, çevresel açıdan sürdürülebilir cihazlardır. Bu cihazlar, düşük frekanslı mekanik ve biyomekanik enerjiyi etkili bir şekilde toplar ve kendi kendine çalışan algılamayı mümkün kılar. TENG performansı, yüksek spesifik yüzey alanına sahip düşük boyutlu malzemelerin esnek ferroelektrik polimerlere dahil edilmesiyle artırılabilir. Ferroelektrik poliviniliden florür (PVDF) ve kopolimerleri, yüksek dielektrik sabitleri ve yüksek derecede elektronegatif flor iyonlarının bolluğu nedeniyle oldukça avantajlıdır. Çeşitli düşük boyutlu malzemeler, PVDF'nin polar gruplarıyla etkileşime girebilir ve bunları elektroaktif fazlara uyacak şekilde yeniden yönlendirebilir. Ayrıca bu malzemeler mikro kapasitörler oluşturabilir ve nanokompozitin yüzey özelliklerini modüle edebilir. Bu tezde, kendi kendine enerji üretme yeteneğine ve tekstil olarak nefes alabilirliğe sahip triboelektrik nanojeneratörle entegre bir tekstil fiberi hazırlayarak sorunu ele almayı amaçlıyoruz. Bu çalışmada, kesintisiz triboelektrik fiberlerin hazırlanmasında termal çekme işlemi üretim platformu olarak kullandık. Triboelektrik özellikleri geliştirmek için PVDF matrisine grafen nanoplatelet (GNP) ve Molibden disülfit (MoS2) eklenmesi yapılmıştır. Termal olarak çekilmiş nanokompozit fiberlerin β fazları önemli bir gelişme göstermektedir ve %1, %3, %5 GNP entegrasyonu ile %37,6, %39,5 ve %43,3'e yükseltilmiştir. MoS2 durumunda, β fazı ağırlıkça %3 MoS2 miktarı ile %47,5'e yükselir; ancak, β fazı ağırlıkça %3 MoS2'nin ötesinde azalmaktadır. Nanokompozit TENG lifleri gelişmiş triboelektrik özellikler göstermektedir. Fiberler kritik sağlık uygulamalarında kullanılmalarını mümkün kılacak şekilde üstün hassasiyet, esneklik ve dayanıklılık göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The potential of flexible wearable devices and sensors to revolutionize healthcare lies in their ability to facilitate real-time monitoring. However, many of these wearable sensors are extensive energy consumers, and the requirement of bulky energy storage devices significantly hampers their acceptability. Currently available sensing devices mostly employ film-based devices, which lack breathability, reducing their applicability in widespread healthcare applications. Triboelectric nanogenerators (TENGs) are environmentally sustainable devices that convert mechanical and biomechanical energy into electrical output through the synergistic processes of triboelectrification and electrostatic induction. These devices effectively harvest low-frequency mechanical and biomechanical energy and enable self-powered sensing. TENG performance can be enhanced by incorporating low dimensional materials with high specific surface areas into flexible ferroelectric polymers. Ferroelectric polyvinylidene fluoride (PVDF) and its copolymers are particularly advantageous due to their high dielectric constant and abundance of highly electronegative fluorine ions. Various low dimensional materials can interact with the polar groups of PVDF and reorient them to conform to electroactive phases. Moreover, they can also form micro-capacitors and modulate the surface properties of nanocomposite. In this thesis, we aim to address the issue by preparing a triboelectric nanogenerator integrated textile fiber with self-energy generating ability and breathability as textiles. We employed the thermal drawing process as a fabrication platform for preparing continuous triboelectric fibers. Graphene nanoplatelet (GNP) and Molybdenum disulfide (MoS2) are added to the PVDF matrix to improve triboelectric properties. β phases of thermally drawn nanocomposite fibers demonstrate significant improvement and were increased to 37.6%, 39.5%, and 43.3% for 1, 3, 5% GNP integration. For the case of MoS2, β phase increases to 47.5% for 3 wt% MoS2; however, β phase decreases beyond 3 wt%. The nanocomposite TENG fibers demonstrate improved triboelectric properties. The fibers show superior sensitivity, flexibility and durability, enabling their applications in critical healthcare applications.
Benzer Tezler
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- Çeltik kabuklarının yalıtım malzemesi olarak kullanılması
Başlık çevirisi yok
B.CİHAN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KIRBIYIK
- Nar konsantresinin dondurularak ve kimyasal yöntemlerle saklanması sırasında meydana gelen değişmeler üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
İLHAN BODUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YURDAGEL ÜNAL
- Bornova (İzmir) koşullarında çeşitli kültür bitkilerinde zarar yapan Dolycoris baccarum (L.) (Heteroptera: Pentatomidae)'un biyolojisi ve ekolojisi üzerinde araştırmalar
Investigations on the biology and ecology of Dolycoris baccarum (L.) (Heteroptera: Pentatomidae) which attacks to various plants of economic importance at Bornova (İzmir)
YUSUF KARSAVURAN
- Mevcut kaplıca yerleşmelerinin iyileştirilmesini etkileyen faktörler ve Yeni Kaplıca örneği
Adjustment principles of spas in Turkey, Yeni Kaplıca being the sample
DOĞAN ÜMİT YÜCEL
- Dört zamanlı türbaşarj direk püskürtmeli bir dizel motorunun bilgisayar ile sümülasyonu
Computer aided simulation of a fourstroke turbocharged direct-anjection diesel engine
MUSTAFA BALCI