ZNO coating on kevlar™ fabrics by hydrothermal method and investigation of gas sensor properties
Kevlar™ kumaşlar üzerine hidrotermal yöntemle ZNO kaplama ve gaz sensör özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 897048
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET FATİH ÖKTEM, DR. ABDULLAH ATILGAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanomalzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Kevlar kumaş yüzeyleri, nanoyapı morfolojileri, esneklikleri ve yüksek termal dirençleri sayesinde, özellikle yeni nesil giyilebilir teknolojilerde esnek gaz sensörleri elde etmek için ideal bir adaydır. Hedef gazın temas ettiği substrat yüzeyinin morfolojisi, sensörün algılama limiti, seçiciliği ve tepkisi gibi önemli özelliklerini doğrudan etkiler. Bu çalışmada, Çinko Oksit/Kevlar bazlı esnek gaz sensörlerinin performansını artırmak için Çinko Oksit morfolojisinin ayarlanmasını içeren pratik bir yöntem önerilmektedir. Çinko Oksit bazlı gaz algılama katmanları, iki aşamalı bir yöntem ile Kevlar kumaş yüzeyine kaplanmıştır. İlk olarak Kevlar üzerinde ultrasonik banyo yöntemi kullanılarak 1 dakikadan 20 dakikaya kadar beş farklı işlem süresine sahip tohum katmanı üretilmiştir. Çekirdeklenme adımında, tüm nanoyapılı katmanlar hidrotermal yöntem ile sabit parametrelerle ve aynı deneysel koşullar altında büyütülmüştür. Tohumlama süresi arttıkça yüzeyde oluşan nanoçubuklar (1 Boyutlu) pullara (2 Boyutlu) dönüşmüş ve bu da amonyak gazı algılama özelliklerinde önemli bir iyileşmeye olanak sağlamıştır. 5 dakika tohumlama süresine sahip sensör, 190 °C optimum çalışma sıcaklığında yüzde 49 hassasiyet gösterirken, 20 dakikada üretilen sensör, 50 ppm amonyak gazı için 130 °C'de yüzde 169 ile en iyi tepki performansını göstermiştir. Tohumlama süresindeki artış, 1 Boyutlu nanoyapıdan 2 Boyutluya dönüşüm yoluyla yalnızca gaz sensörünün çalışma sıcaklığını düşürmekle kalmamış, aynı zamanda sensör yanıtını da önemli ölçüde artırmıştır. Sabit hidrotermal yöntem koşulları altında ve aynı çözelti konsantrasyonuyla birim alan başına yoğunluk artmıştır. Ancak 10 dakikalık tohumlama işlemleminden sonra nanoçubukların uzunluğu kısalmış ve çubuk-pul hibrit morfolojisine dönüşmüştür. İncelenen numuneler için üstün bir sensör performansı ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar ayrıca esnek Kevlar kumaşın nanoyapılı Çinko Oksit bazlı amonyak gazı sensörleri için uygulanabilir ve ilginç bir alttaş olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Owing to their nanostructure morphology, flexibility and high thermal resistance, Kevlar fabric substrates are an ideal candidate for obtaining flexible gas sensors for particularly new-generation wearable technologies. The morphology of the surface of the substrate where the target gas comes into contact directly affects the important features of the sensor such as detection limit, selectivity, and response. Here, a practical method for improving the performance of flexible gas sensors based on Zinc Oxide/Kevlar is proposed, which involves adjusting the morphology of Zinc Oxide. Zinc Oxide based gas sensing layers were deposited on Kevlar fabric substrates by a two-stage method. Firstly, a seed layer was produced on Kevlar using the ultrasonic bath method, with five different seed layer processing times ranging from 1 minute to 20 minutes. In the nucleation step, then, all nanostructured layers were deposited by hydrothermal method with constant parameters and under the same experimental conditions. As the seeding time was increased, the nanorods (1 Dimensional) formed on the surface became flakes (2 Dimensional), leading to a considerable improvement in ammonia gas sensing properties. The sensor with a 5-minutes seeding time showed a sensitivity of 49 percent at an optimal operating temperature of 190 °C, while the sensor produced in 20 minutes showed the best response performance with 169 percent at 130 °C for 50 ppm ammonia gas. The increase in seeding time not only reduced the operating temperature of the gas sensor through the conversion from 1 Dimensional nanostructure to 2 Dimensional, but also significantly increased the sensor response. Under constant hydrothermal method conditions and solution concentration, the density per unit area increases. However, after 10 minutes of seeding, the length of nanorods shortens and turn into a rod-flake hybrid morphology. Having set that a superior sensor performance is demonstrated for the investigated samples. The obtained results also showed that flexible Kevlar fabric could be a feasible and interesting substrate for nanostructured Zinc Oxide-based ammonia gas sensors.
Benzer Tezler
- Fotokatalitik oksidasyon prosesi için uygun ZnO tutuklama yöntemi ve reaktör konfigürasyonunun geliştirilmesi
Development of suitables ZnO deposition method and reactor configuration for photocatalytic oxidation process
ABDURRAHMAN AKYOL
Doktora
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT RAHİM BAYRAMOĞLU
- Metal oxide nanoparticle coatings for enhanced mechanical and chemical properties of glass fibers
Cam elyafların gelişmiş mekanik ve kimyasal özellikleri için metal oksit nanopartikül kaplamalar
ARDA KURUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ
DOÇ. DR. MUSTAFA ORDU
- H2 ayrımı için ZIF tabanlı MOF membranların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of ZIF based MOF membranes for H2 separation
EMİNE ŞİMAL MİRZA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERNA TOPUZ
- Bazı tek ve çok katmanlı ince film yapıların X-ışını saçılma ve X-ışını kırınımı yöntemleri ile incelenmesi
Structural investigation of some mono and multilayer thin films by X-ray scattering and X-ray diffraction methods
URAL KAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA İDE
- Si-ZnO tabanlı hetero-eklem fotodiyot üretimi ve karakterizasyonu
Si-ZnO based heterojunction photodiode fabrication andcharacterization
MOHAMMED JABER AHMED ALI ALRAWBAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP FAHRİ KESKENLER