Characterization and fabrication of MWCNTs pressure sensors for pressure ulcers monitoring
Bası yarası takibi için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) basınç sensörlerinin karakterizasyonu ve üretimi
- Tez No: 998214
- Danışmanlar: PROF. DR. MARK MİROTZNİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Basınç sensörleri, Basınç ülserleri, Katmanlı üretim, Nanokompozitler, Piezorezistif basınç, Pressure sensors, Pressure ulcer, Additive manufacturing, Nanocomposites, Piezoresistive pressure
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Delaware
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, bası yaralarını önlemek amacıyla düşük maliyetli, esnek, ölçeklenebilir ve piezorezistif bir basınç izleme sistemi sunmaktadır. Bası yarası, bu yüzyılın en büyük sağlık sorunlarından biridir. Diyabet, obezite, uzun süre yatağa bağımlı kalmak ve tekerlekli sandalyeye mahkûmiyet, bası yarasının başlıca nedenleri arasında yer almaktadır. Bir basınç izleme sistemi, bu sağlık sorununu önlemede yardımcı olabilir. Deneysel çalışmalarda basınç sensörünün uygulanması için Çok Duvarlı Karbon Nanotüp (MWCNT) ve Polidimetilsiloksan (PDMS) temel malzemeler olarak seçilmiştir. Dizi sistemi, kalıplama yöntemi ve eklemeli imalat kullanılarak geliştirilmiştir. Silikon elastomer içinde ağırlıkça dört farklı MWCNT konsantrasyonu (%2, %2.5, %3 ve %4) karıştırılmış ve her biri ayrı ayrı incelenmiştir. MWCNT-PDMS kompoziti, 4x4 dizilimli paralel plaka yapı modunda üretilmiştir. MWCNT-PDMS nanokompozit tabaka, iki basılı gümüş plaka arasına yerleştirilmiştir. Ayrıca, sisteme uygulanan basınca bağlı olarak eşzamanlı şekilde bir renk haritası oluşturulabilmesi amacıyla diziden anlık veri elde edecek bir elektronik devre tasarlanmıştır. Yapılara basma kuvvetleri uygulandığında direnç değerinde meydana gelen değişim gözlemlenmiştir. Bu üretim sürecinde lazer, nScrypt yazıcı ve serigrafi yazıcı kullanılmıştır. Piezorezistif basınç sensörleri lazerle kalıplama yöntemiyle, gümüş iletken plakalar ise nScrypt yazıcı aracılığıyla üretilmiştir. Tezin ilk bölümünde bası yarası, nedenleri ve sonuçları, araştırmada kullanılan cihazlar, malzeme özellikleri ve piezorezistivite özelliği açıklanmaktadır. MWCNT-PDMS kompozitinin perkolasyon eşiğini belirlemek amacıyla çeşitli numuneler üretilmiştir. Tezin sonraki bölümlerinde ise üretim süreci ve devre tasarımı detaylandırılmıştır. Sistemin sonuçları, uygulanan basınca karşılık gelen bir renk haritası ortaya koymaktadır. Bu araştırma, bası yarası riski taşıyan bireylere fayda sağlayabilir ve milyonlarca insanın hem sağlığını hem de ekonomik durumunu korumasına katkı sunabilir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a low cost, flexible, scalable, and piezoresistive pressure monitoring system to prevent pressure ulcers. Pressure ulcer is one of the biggest health care problems in this century. Diabetes, obesity, becoming bedridden, and restricting a wheelchair are the main causes to pressure ulcer. A pressure monitoring system can help prevent this health condition. To implement a pressure sensor during experimentation, Multi Wallet Carbon Nanotube (MWCNT) and Polydimethylsiloxane (PDMS) were chosen as core materials. The array system was developed by using molding approach and additive manufacturing. Four different concentrations of MWCNTs were mixed by weight (2%, 2.5%, 3%, and 4%) in silicone elastomer; each were studied separately. The MWCNT-PDMS composite was fabricated as a parallel plate structure mode with 4x4 arrays. The MWCNT-PDMS nanocomposite layer was sandwiched between two printed silver plates. Also, the electronic circuit was designed to get instant data from the array so that a color map can be created based on the pressure applied to the system simultaneously. The change in resistance value was observed when compressive forces were applied to the structures. A laser, nScrypt printer, and screen printer were utilized to fabricate this process. The piezoresistive pressure sensors were fabricated through a molding approach with a laser, and silver conductive plates were fabricated through an nScrypt printer. The first part of my thesis will explain a pressure ulcer, its causes-consequences, the devices that were used in this research overall and material properties and piezoresistivity feature. A number of samples were fabricated to determine percolation threshold of the MWCNT-PDMS composite. The remainder of the thesis will outline the fabrication process and the circuit design. The results of the system will exhibit a color map of the applied pressure. This research can benefit those who have pressure ulcers risk, and millions of people can maintain their health and finances.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of strain sensitive multi-walled carbon nanotubes/epoxy based nanocomposites
Gerilmeye duyarlı çok duvarlı karbon nanotüp/epoksi esaslı nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
ABDULKADİR ŞANLI
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiTechnısche Unıversıtat Chemnıtz (tuc)Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLFA KANOUN
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY
- Fabrıcatıon of 3D prınted flexıble polyurethane nanocomposıte
3b baskili esnek poliüretan nanokompozit imalati
ALİCAN MERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Pem yakıt pilleri için SPSf/hBN/MWCNT-OH nanokompozit membranların geliştirilmesi, yanıt yüzey metodolojisi ile membran hazırlama ve hücre performans parametrelerinin optimizasyonu
Development of SPSf/hBN/MWCNT-OH nanocomposite membranes for pem fuel cells, membrane fabrication and optimization of cell performance parameters using response surface mathodology
TOLGA KOCAKULAK
- Fabrication and characterization of metal-oxide semiconductors for energy harvesting applications
Enerji üretim uygulamaları için metal oksit yarı iletkenlerin imalatı ve karekterizasyonu
YUSUF YILDIZ
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEMAL BİLEN