Piezoelektrik aerojel malzemelerin üretimi, enerji hasadında verimliliğin artırılması
Production of piezoelectric aerogel materials, increasing efficiency in energy harvesting
- Tez No: 946774
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKAY ÖZAYTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Bu çalışmada, piezoelektrik özelliklere sahip aerojel kompozit malzemelerin sentezi gerçekleştirilmiş ve bu malzemelerin enerji hasadı uygulamalarındaki performansları detaylı bir şekilde incelendi. Araştırma kapsamında, polivinil alkol (PVA)temelli olmak üzere orta iletken ve termal dayanımlı polibenzimidazol (PBI) ve piezoseramik malzeme(baryum kalsiyum titanat zirkonat (BCZT) ve çinko oksit (ZnO)) katkılı kompozit aerojeller hazırlandı. Elde edilen piezoaerojel, kritik karbondioksit kurutma yöntemi ile 50 bar ve 120 °C'de kurutularak ve üç boyutlu makro gözenekli yapıların korunması sağlandı. Kompozit aerojellerin yüzey morfolojik özellikleri ve makro gözeneklilik dağılım grafiği FESEM ile analiz edilmiştir. Elde edilen piezoaerojel örneklerine 60 °C'de presleme işlemi uygulanarak enerji hasadı artırılmıştır. Aerojellerin yapısal özelliklerinin incelenmesi amacıyla gerçekleştirilen FTIR ve TGA analizleri sonucunda, PBI katkısının termal dayanımı artırdığı ve her üç aerojelin de yaklaşık 480 °C sıcaklıkta tamamen bozunduğu belirlendi. Malzemeye uygulanan mekanik darbeler sonucunda oluşan çıkış gerilimleri osiloskop aracılığıyla kaydedilmiş ve analiz edilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre, BCZT ve ZnO katkılarının %1–%3 aralığın dakullanılmasıyla piezoelektrik performansta anlamlı bir artış gözlendi. 2 cm² yüzey alanına sahip numunelerde, parmak basıncıyla uygulanan kuvvet sonucunda maksimum 19.0 V çıkış gerilimi elde edildi. Ayrıca, Two-prob yöntemiyle yapılan ölçümlerle piezoaerojelin ürettiği çıkış güç yoğunluğu ve akım değeri belirlendi. Maksimum çıkış gücü 0.95 mm kalınlıktaki piezoaerojel malzeme için 1,280x10-3 W olarak ölçülmüştür. En yüksek çıkış gücünün%3 BCZT katkılı numuneye ait olduğu görüldü.
Özet (Çeviri)
In this study, aerogel composite materials with piezoelectric properties were synthesised and their performances in energy harvesting applications were investigated in detail. Within the scope of the research, polyvinyl alcohol (PVA)-based, medium conductive and thermally resistant polybenzimidazole (PBI) and piezoceramic material (barium calcium titanate zirconate (BCZT) and zinc oxide (ZnO)) doped composite aerogels were prepared. The obtained piezoaerogel was dried at 50 bar and 120 °C by critical carbon dioxide drying method and three-dimensional macroporous structures were preserved. Surface morphological properties and macroporosity distribution graph of composite aerogels were analysed by FESEM. Energy harvesting was increased by pressing the obtained piezoaerogel samples at 60 °C. As a result of FTIR and TGA analyses performed to investigate the structural properties of aerogels, it was determined that PBI doping increased the thermal resistance and all three aerogels were completely degraded at a temperature of approximately 480 °C. The output voltages generated as a result of mechanical impacts applied to the material were recorded and analysed by oscilloscope. According to the results of the study, a significant increase in piezoelectric performance was observed by using BCZT and ZnO dopants in the range of 1%-3%. In samples with 2 cm² surface area, a maximum output voltage of 19.0 V was obtained as a result of the force applied by finger pressure. In addition, the output power density and current value produced by the piezoaerogel were determined by measurements made by the two-probe method. The maximum output power was measured as 1,280x10-3 W for 0.95 mm thick piezoaerogel material. 3% BCZT doped sample was found to have the highest output power.
Benzer Tezler
- Synthesis of graphene aerogel and its applications
Grafen aerojel sentezlenmesi ve uygulamaları
ECEM ÇELİK
- Geniş bantlı ve düşük frekanslı mekanik titreşimler için esnek piezoelektrik enerji hasadı sistemi tasarımı ve üretimi
Design and fabrication of a flexible piezoelectric energy harvesting system for broadband and low-frequency mechanical vibrations
HASAN GÖKSENİN ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER
- Piezoelectric properties of polyelectrolyte multilayer films
Çok katmanlı polielektrolit filmlerin piezoelektrik özellikleri
ÖZLEM SEVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
YRD. DOÇ. İREM EREL GÖKTEPE
- Piezoelektrik kuartz kristal mikrobalans sistemine dayalı glikonik asit biyosensörünün geliştirilmesi
Development of a gluconic acid biosensor based on piezoelectric quartz crystal microbalance sysytem
ŞÜKRAN ŞEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
BiyoteknolojiAnkara ÜniversitesiTemel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN
- Production and application of electroactive polymers by using piezoelectric nanomaterials
Piezoelektrik nanomalzemeler kullanılarak elektroaktif polimer üretimi ve uygulamaları
BAHAR ŞÖLEN AKDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN MURAT KUŞOĞLU