Design and manufacturing of zno nanowire and nanowall structures for energy harvesting via flexible piezoelectric and hybrid nanogenerators in wearable textiles
Giyilebilir tekstillerde esnek piezoelektrik ve hibrit nanojeneratörler ile enerji hasatı için zno nanotel ve nanoduvar yapıların tasarımı ve üretimi
- Tez No: 986344
- Danışmanlar: PROF. DR. ENDER SUVACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Akıllı teknoloji, Giyilebilir teknoloji, Hidrotermal sentez, Nanoteknoloji, Piezoelektrik, Piezoelektrik malzemeler, Sürdürülebilir enerji, Triboelektrik nanojeneratörler, Yenilenebilir enerji, Smart technology, Wearable technology, Hydothermal synthesis, Nanotechnology, Piezoelectric, Piezoelectric materials, Sustainable energy, Triboelectric nanogenerators, Renewable energy
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Giyilebilir teknolojilere olan talebin artışı, taşınabilir ve sürdürülebilir enerji kaynakları ihtiyacını da beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda piezoelektrik ve triboelektrik nanojeneratörler, çevredeki mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme yetenekleri sayesinde öne çıkmaktadır. İnsan vücudu hareketlerinden enerji üretebilme potansiyelleri, bu cihazların giyilebilir elektroniklerde kendi ekosistemlerinde sürdürülebilir enerji kaynağı olarak kullanılabilmesini mümkün kılmaktadır. Ancak nanojeneratörlerin performansı modül tasarımı, aktif tabaka yapısı, elektrot-aktif tabaka arayüz etkileşimi gibi faktörlerden etkilenmektedir. Bu tez çalışmasında, nanojeneratör tasarımlarında aktif tabaka olarak kullanılan, hidrotermal yöntemle sentezlenen ZnO nanotel ve nanoduvar morfolojileri, sentez-yapı ilişkisi çerçevesinde sistematik olarak incelenmiştir. Özellikle, homojen büyüme, tekrarlanabilirlik ve yüksek elektriksel çıktı sağlayan ZnO nanoduvar yapıları, çalışmanın temel odak noktasını oluşturmuştur. %0,5-%2 at. aralığında farklı element katkılarının ZnO nanoduvar yapısı ve dolayısıyla piezoelektrik performans üzerindeki etkileri, yapı-özellik-performans ilişkisi doğrultusunda değerlendirilmiştir. Ayrıca, nanojeneratör tasarımlarında, modül mimarisi, elektrot-aktif tabaka arayüzü ve kontak tipinin (Schottky/Ohmik) elektriksel performans üzerindeki belirleyici rolü, üretilen farklı modül tasarımlarıyla ortaya konmuştur. Hibrit nanojeneratör tasarımlarında, triboelektrik etkinin katkısıyla düşük kuvvetler altında yüksek güç üretimi sağlanmış ve bir LCD ekran başarıyla çalıştırılmıştır. Geliştirilen modüller, aynı zamanda eldiven üzerine entegre edilmiş ve modüllerin el hareketleriyle enerji üretme yeteneği kanıtlanmıştır. Sonuç olarak, sentez aşamasından uygulamaya kadar tüm süreçleri kapsayan bu çalışma, ZnO nanoduvar temelli esnek nanojeneratörlerin giyilebilir elektroniklerde kullanılabilirliğini göstermekte ve enerji hasadı alanında ticarileşmeye yönelik önemli bir potansiyel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The increasing demand for wearable technologies has highlighted the need for portable and sustainable energy sources. In this context, piezoelectric and triboelectric nanogenerators stand out due to their ability to convert ambient mechanical energy into electrical energy. Their potential to harvest energy from human body movements enables these devices to serve as sustainable power sources within the ecosystem of wearables. However, the performance of nanogenerators is influenced by factors such as module design, the structure of the active layer, and the electrode-active layer interface. In this thesis, ZnO nanowires and nanowalls synthesized via hydrothermal methods, were systematically investigated within the framework of the synthesis–structure relationship. ZnO nanowall structures providing homogeneous growth, reproducibility, and high electrical output were identified as the main focus of the study. The effects of 0.5–2 at. % doping on the ZnO nanowall structure and, consequently, on piezoelectric performance were evaluated according to structure–property–performance relationships. Furthermore, the crucial roles of module architecture, electrode-active layer interface, and contact type (Schottky/Ohmic) on electrical performance were demonstrated through different module designs. In hybrid nanogenerator designs, the contribution of the triboelectric effect enabled high power generation under low forces, successfully powering an LCD screen. The developed modules were also integrated into a glove, confirming their ability to harvest energy from hand movements. Overall, this study, covering the entire process from synthesis to application, demonstrates the feasibility of ZnO nanowall-based flexible nanogenerators in wearable electronics and presents significant potential for commercialization in the field of energy harvesting.
Benzer Tezler
- Dopamin tayini için ZnO nanoyapı içeren 3 boyutlu baskılanmış elektrotların üretilmesi
Fabrication of 3D printed electrodes with ZnO nanostructures for dopamine detection
ABDURRAHMAN TAHA GÜLDEREN
Doktora
Türkçe
2025
KimyaSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN ÖZTEKİN
- Perovskite güneş hücrelerinde elektron taşıma malzemeleri yapısının ve kompozisyonun SCAPS-1D simülasyon perspektifinden incelenmesi
Investigation of electron transport materials structure and composition in perovskite solar cells from SCAPS-1D simulation prospectus
CİHAN ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAGİHAN DELİBAŞ
PROF. DR. ALİGHOLİ NİAEİ
- Endodontide kullanılan nikel–titanyum esaslı kullanılmış döner diş eğelerinden metalik değerlerin geri kazanımı
Recovery of metallic values from disposed nickel–titanium rotary endodontic files
MUHAMMED İHSAN ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN RAMAZAN EKER
- Design and development of a rapid prototyping machine
Hızlı prototipleme makinesi tasarımı ve geliştirilmesi
MURAT GÜLTEKİN
Doktora
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. HÜSEYİN FİLİZ
DOÇ. DR. CENGİZ DOĞAN
- Design and optimization of variable stiffness composite structures modeled using Bézier curves
Bézier eğrileriyle modellenen değişken katılıklı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu
ONUR COŞKUN
Doktora
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN