İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı Tez Koleksiyonu

Experimental investigation and optimization of cutting parameters to minimize the burr formation in milling of S2-glass fiber-reinforced plastics

2024-01-01T00:00:00Z

Experimental investigation and optimization of cutting parameters to minimize the burr formation in milling of S2-glass fiber-reinforced plastics Sayın, Ahmed Çağrı Composite materials have a wide range of application areas due to their high mechanical properties, low density and versatility. Milling is an important process for the composite materials to shape them according to the needs of the application area. Burrs are often created during the milling process and result in rejection of parts in the desired usage area. This study focuses on the experimental and statistical analysis of the burrs during the milling process of S2-Glass Fiber Reinforced Plastics (S2-GFRP) and Basalt Fiber Reinforced Plastics (BFRP) composites. Damages occurring during the milling process were analyzed to evaluate the mechanical performance and surface quality of composite materials. Surface quality is determined by the area and length of the burrs that were produced during the milling operations. Optimum processing parameters have been determined to ensure minimum burr area and burr length. It is determined that there are multiple optimum parameters according to the processed material and cutting direction. Burr area and burr length are measured with image analysis. The total area of burrs is calculated, and the longest burr in each sample is measured. The effect of tool material, tool coating, spindle speed and feed rate on burr area and burr length is observed. Based on the experimental results, it was determined that the tool material is the only parameter that consistently affects burr area and bur length. The data obtained aims to ensure the more reliable and efficient use of these materials in engineering applications and makes significant contributions to sustainable production processes.; Kompozit malzemeler yüksek mekanik özellikleri, düşük yoğunlukları ve çok yönlülükleri nedeniyle geniş bir uygulama alanına sahiptir. Frezeleme, kompozit malzemelerin uygulama alanının ihtiyaçlarına göre şekillendirilmesinde önemli bir işlemdir. Çapaklar genellikle frezeleme işlemi sırasında oluşur ve parçaların istenilen kullanım alanında reddedilmesine neden olur. Bu çalışma, S2-Cam Elyaf Takviyeli Plastik (S2-GFRP) ve Bazalt Elyaf Takviyeli Plastik (BFRP) kompozitlerin frezeleme işlemi sırasında oluşan çapakların deneysel ve istatistiksel analizine odaklanmaktadır. Kompozit malzemelerin mekanik performansını ve yüzey kalitesini değerlendirmek için frezeleme işlemi sırasında meydana gelen hasarlar analiz edildi. Yüzey kalitesi, frezeleme işlemleri sırasında oluşan çapakların alanı ve uzunluğuna göre belirlendi. Minimum çapak alanı ve çapak uzunluğunu sağlamak için optimum işleme parametreleri belirlendi. İşlenen malzemeye ve kesme yönüne göre birden fazla optimum parametrenin olduğu gözlendi. Çapak alanı ve çapak uzunluğu görüntü analizi ile ölçüldü. Çapakların toplam alanı hesaplandı ve her numunedeki en uzun çapak ölçülerek kayıt altına alındı. Takım malzemesi, takım kaplaması, takım devri ve ilerleme hızının çapak alanı ve çapak uzunluğu üzerindeki etkisi gözlemlendi. Deney sonuçlarına göre, takım malzemesinin, çapak alanı ve freze uzunluğunu tutarlı olarak etkileyen tek parametre olduğu belirlenmiştir. Elde edilen veriler, bu malzemelerin mühendislik uygulamalarında daha güvenilir ve verimli kullanılmasının sağlanmasını amaçlamıştır ve sürdürülebilir üretim süreçlerine önemli katkılar sağlaması beklenmektedir.

Investigation of interaction between nanocrystal quantum dot films and escherichia coli

2017-01-01T00:00:00Z

Investigation of interaction between nanocrystal quantum dot films and escherichia coli Ünlü, Miray Semiconductor nanocrytals also known as quantum dots (QD) with high photoluminesce quantum yield (PLQY), size tunability and favorable optical characteristics occupy a significant area in display technology, solar energy conversion and biotechnology. Size tuning feature of QDs allows peak emission wavelength ranging from ultraviolet to infrared spectral region. In literature, QD based studies have been performed in visible spectral range by employing mostly cadmium, being a toxic heavy metal. Recently, the search for less toxic alternatives revealed the cadmium free compounds, particularly InP. Cadmium free semiconductor nanocrytals' potential to be used as fluorescent probes in biodetection and biolabeling area has been proved over the past decades. Pathogens threaten life particularly via water sources like rivers, reservoirs and groundwater. Increasing demand for managing the 'contamination of drinkable water by pathogenic bacteria' problem needs a broad perspective about pathogens and their membrane characteristics which are integral part of microorganism detection platforms. Bacteria are categorized mainly upon their membrane properties which are gram negative and gram positive. Extra wall called as peptidoglycan layer in gram positive bacteria makes them more resistant to external forces. Gram negative bacteria with wavy wall is relatively more prone to their environment. One of the most known pathogenic bacteria, E. Coli, have damaged and destroyed many lives throughout the world. High growth rate enables this microorganism to spread around large areas in short time. Therefore, accurate and definite detection of this bacteria in water is crucial. The main frame of this research depends on QD based biodetection of bacteria. First of all, organic based QDs (50% PLQY) containing triocytlyphosphine-sulfur ligand were synthesized and via successful phase transfer, QDs in aqueous solvent with 20% PLQY were achieved. Although surface is damaged during ligand exchange procedure, QDs in aqueous solvent with high PLQY were obtained. SiO2 was covered with QDs thanks to the attraction between their NH2 group and carboxylic ends, respectively. In the final step, this hybrid structure was encapsulated with SiO2 and silica coated QDs (SCQD) were formed. In order to utilize SCQDs in bacteria detection, fluorescent agents were embeded in polymeric films which were formed by spin coating. As a result, SCQD facilitates the attachment of negatively charged bacteria onto the surface of the films. Appropriately grown DH5 alpha (E. Coli strain) expressing green fluorescent protein (GFP) was used as pathogen in the detection part. SCQD thin films were treated with water containing E.Coli DH5 alpha. Positively charged SCQD attracted negatively charged bacteria and the conjugation between them was analysed with time resolved spectroscopy and monitored with fluorescence microscope. Thus, usage of QDs as biosensor in pathogen detection could provide an insight in the future studies. Keywords: biodetection, E.coli, quantum dots, semiconductors, silica coated quantum dots, indium phosphate, InP QD ; Kuantum noktacık olarak adlandırılan yarı iletken nanokristaller yüksek fotolüminesans verimi, değiştirilebilir boyut ve üstün optik özellikleri ile ekran teknolojileri, güneş panelleri ve biyouygulamalarda önemli bir yere sahiptir. Emisyon dalga doyu spektrumu ultraviyole bölgeden kızılötesi bölgeye kadar uzanmaktadır. Literatürde QD tabanlı çalışmalar görünür spektral alanda, özellikle toksik ve ağır bir metal olan kadmiyum kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Düşük toksisiteye sahip alternatiflerin arayışı InP gibi kadmiyum içermeyen bileşikleri ortaya çıkarmıştır. Kadmiyum içermeyen kuantum noktacıkların biyoalgılama ve biyoişaretleme alanlarında floresan ajanlar olarak kullanım potansiyeli son yıllarda yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur. Patojenler canlıları su üzerinden özellikle nehir, yeraltı kaynakları ve rezervler yoluyla tehdit etmektedir. Patojenik bakteriler tarafından yapılan kontaminasyon tüm dünyayı endişelendiren bir olgu haline gelmiştir. Bu probleme yönelik çözüm arayışları, bakteriler ve onların tespiti için kritik öneme sahip olan membran özelliklerinin geniş bir perspektifte ele alınmasını gerektirmektedir. Bakteriler genellikle membran yapılarına göre (gram pozitif ve gram negatif) sınıflandırılmaktadır. Peptidoglikan tabaka olarak da adlandırılan ekstra hücre duvarı gram pozitif bakterileri çevresine karşı daha dirençli yapmaktadır. İnce bir duvarla çevrili olan gram negatif bakteriler ise dışarıdan gelen etkilere daha açıktır. En iyi bilinen patojenik bakteri türlerinden biri olan E. Koli şimdiye kadar dünya çapında birçok yaşamı tehdit etmiş ve zarar vermiştir. Yüksek çoğalma kapasitesi bu mikroorganizmanın kısa sürede büyük alanlara yayılmasına imkan vermektedir. Bu sebeplerden dolayı su kaynaklarındaki bakterilerin doğru ve kesin tespiti elzemdir. Bu çalışmanın ana iskeletini bakterilerin kuantum noktacık bazlı biyoalgılaması oluşturmaktadır. Öncelikle triositilfosfin-sülfür ligandına sahip kuantum noktacıklar (50% ışıma verimi) sentezlendi ve başarılı bir faz transferi ile su bazlı (20% ışıma verimi) kuantum noktacıklar hazırlandı. Ligand değişimi sırasında ortaya çıkan yüzey hasarına rağmen, yüksek verimle ışıyan su bazlı kuantum noktacıklar elde edildi. NH2 kaplı SiO2, yüzey etkileşimi yaratan karboksilik ligandlara sahip kuantum noktacıklar ile kaplandı. Bu parçacıkların üzerine tekrar SiO2 kaplanarak silika içeren kuantum noktacık yapıları oluşturuldu. Bu yapıların bakteri tespitinde kullanılması floresan ajanların dönel kaplama yöntemiyle hazırlanan polimerik filmlerin içerisine gömülmesiyle sağlandı. Uygun bir şekilde büyütülen yeşil floresan protein sentezleyen DH5 alfa (E. Koli ırkı) algılama için patojen olarak kullanıldı. Silika kaplı hibrit yapıyı içeren polimerik filmler içerisinde E. Koli DH5 alfa bulunduran su ile muamele edildi. Pozitif yüklü hibrit yapı ile negatif yüklü bakteri arasındaki etkileşim zaman çözünürlüklü spektroskopi ve floresan mikroskobu ile analiz edildi. Böylece, kuantum noktacıkların patojen biyoalgılamada sensör olarak kullanılabileceği gösterilmiş ve gelecek çalışmalara ışık tutması amaçlanmıştır. Anahtar kelimeler: biyoalgılama E.koli, kuantum noktacık, yarıiletkenler, silika kaplı kuantum noktacıklar, indiyum fosfat, InP QD

INVESTIGATION OF HYDROGEN EMBRITTLEMENT BY A MULTI-SCALE MODELLING APPROACH

2021-01-01T00:00:00Z

INVESTIGATION OF HYDROGEN EMBRITTLEMENT BY A MULTI-SCALE MODELLING APPROACH KAPÇI, Mehmet Fazıl Hydrogen exposure of metallic materials during their service times or during the application of processes e.g. machining, welding, electroplating leads to degradation of the mechanical properties which is a phenomenon known as hydrogen embrittlement. Diffused hydrogen into metal can accumulate in crystal defects and alter the mechanical behavior under loading. In this thesis, diffusion of the hydrogen as well as the atomistic mechanisms of dislocation mobility depending on the presence of hydrogen were investigated for two edge dislocation systems that are active in the plasticity of α-Fe, specifically ½<111>{110} and ½<111>{112}. In particular, the glide of the dislocation pile-ups through a single crystal, as well as transmission of the pile-ups across the grain boundary were evaluated in bcc iron crystals that contain hydrogen concentrations in different amounts. Additionally, the uniaxial tensile response under a constant strain rate was analyzed for the aforementioned structures. Lastly, diffusion and backdiffusion of the hydrogen into bcc, fcc, and hcp crystal structures were investigated with numerical models. The results reveal that the presence of hydrogen decreases the velocity of the dislocations – in contrast to the commonly invoked HELP (Hydrogenenhanced localized plasticity) mechanism -, although some localization was observed near the grain boundary where dislocations were pinned by elastic stress fields. In the presence of pre-exisiting dislocations, hydrogen-induced hardening was observed as a consequence of the restriction of the dislocation mobility under uniaxial tension. Furthermore, it was observed that hydrogen accumulation in the grain boundary suppresses the formation of new grains that leads to a hardening response in the stressstrain behaviour which can initiate brittle fracture points

IMPROVING THE FLAME RETARDANCY USING NANOPARTICLES IN CABLE INSULATION

2021-01-01T00:00:00Z

IMPROVING THE FLAME RETARDANCY USING NANOPARTICLES IN CABLE INSULATION YILDIZ, Uğur Al(OH)3 (ATH) and Mg(OH)2 (MDH) like materials are frequently used as flame retardants due to their ability to form water and oxide-based substances under the influence of heat. In this study, it is aimed to produce cable insulations with improved flame retardant properties by synthesizing nano-sized Mg(OH)2 and using this material together with EVA (ethylene-vinyl-acetate) copolymer and micro-sized Al(OH)3 and Mg(OH)2 . The study can be divided into four parts. In the first part, the flame retardant properties of ATH and MDH were compared. In the second part, different raw materials were used for the synthesis of Mg(OH)2 nanoparticles; in the third part, the synthesis was carried out at factory scale and compared with the commercial product. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), X-Ray diffraction analysis (XRD), X-Ray fluorescence analysis (XRF) and Thermogravimetric analysis (TGA). In the last part, different amounts of nano-sized Mg(OH)2 particles were added to the formulas using both ATH and MDH; the effects on flame retardant performances were investigated by the Limiting Oxygen Index (LOI) test and the vertical burning test. Mechanical properties such as elongation and tensile strength were also studied. It has been observed that the synthesized Mg(OH)2 particles with a thickness of 5- 10 nm and lengths reaching 900 nm, mixed in ATH based samples at a maximum rate of 9% and in MDH based samples at a maximum rate of 10%; LOI values increased by 26% for ATH based samples and 38% for MDH based samples. However, considering the losses in mechanical properties with the increase of nanoparticle additive, it has been seen that a maximum rate of 5% nano-sized Mg(OH)2 can be added. Even in this case, the LOI values increased by 8.6% in ATH based samples and 26% in MDH based samples.