Materials Science and Engineering / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4719
Browse
11 results
Search Results
Article Citation - Scopus: 3A Brief Overview on Geothermal Scaling(General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA), 2023) Isık, Tuğba; Baba, Alper; Chandrasekharam, Dornadula; Demir, Mustafa M.; Isık, Tuğba; Baba, Alper; Demir, Mustafa MuammerHot spring waters are rich in terms of minerals. Since there are dramatic changes in thermodynamic parameters in geothermal power plants, such as a decrease in temperature and pressure, severe precipitation occurs throughout the system components in an uncontrolled manner. There are three main chemistries in deposits: carbonates (mainly calcium carbonates), silicates (metal silicates), and sulphides (antimony sulphide-stibnite). Energy harvesting is remarkably reduced out of the insulating nature of the deposit. Various actions need to be taken to mitigate this undesirable issue of scaling in geothermal systems. Geothermal systems are in fact quite complex, and the composition of brine and, accordingly, the chemistry of the deposit are not identical. Therefore, each system should be studied individually, and a tailor-made remedy should be developed. In this overview, the types of deposits in terms of chemistry and the actions (pH modification or antiscalant dosing) that should be taken to reduce scaling are mentioned, and potential chemistries of antiscalants are given.Article A Study on Recyclability of Alsi7mg0.3 Machining Waste(2023) Gökelma, Mertol; Önen Tüzgel, Rabia; Kaya, Ahmet Yiğit; Özaydın, OnurAluminium products are widely used in the automotive industry. One of the important aluminium products in the automotive is wheel production. Turkish wheel production is expected to reach 360000 tons in 2025. The wheels are produced by Low-Pressure Die Casting at the first stage and the machining process in CNC machines is used to create the final form. A significant amount of machining waste (swarf, turnings, and chips) is created during the machining and the importance of secondary aluminium has been increasing due to environmental and economic concerns. This study focuses on the recycling of AlSi7Mg0.3 cast alloy machining waste. The turnings were sorted into two size fractions and remelted separately under a salt flux in a resistance heating furnace. Two different salt mixtures with different melting points and different salt factors were studied in this work. Metal yield and coagulation yield after remelting were discussed.Research Project Darbe altında ışıma yapan polimerik filmler ve lif demetlerinin üretilmesi ve uygulamaları(2016) Demir, Mustafa M.; İncel, AnılTribolüminesans (TL) malzemeler darbe altında ışıma özelliğine sahip kristal yapılardır. Bu projede, organik ve metal yapıları bir arada bulunduran iki TL kristal (EuD4TEA ve Cu(NCS)(py)2(PPh3)) elde edilmiş ve mikrometre büyüklüğündeki tanecikler PMMA (poli metil metakrilat), PS (polistiren), PU (poliüretan) ve PVDF (polivinilflorür) saydam özellikteki polimerler kullanılarak ince-katmanlı film, elektrospun lif demetleri ve nano boyutundaki tanecikler elde edilen matrisler ile entegre edilmiştir. Kompozit malzemelerin elde edilmesi için iki farklı deneysel metod geliştirilmiştir: i) yükleme işlemi ve ii) yüzeye depolama işlemi. Kompozit malzemelerin TL performansları bu tez için özel tasarlanan atış kule sistemi ile ölçülmüştür. Bunun yanı sıra, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) polimerlerin ve kompozit malzemelerin topografik ve morfolojik özellklerini değerlendirmek için kullanılmıştır. Ayrıca, flüoresans mikroskobu kullanılarak kompozit malzemelerin emisyon sırasındaki renk sinyalleri belirlenmiştir. Son olarak piezoelektrik özellikleri osiloskop kullanılarak belirlenmiştir. Tüm bu cihazlardan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, deneysel prosedür, kristal taneciklerin boyutları, polimer malzemenin formu ve yüzey özelliği, kullanılan kristallerin kompozit içindeki miktarı bu çalışmada temel parametreler olarak belirlenmiştir. PU esaslı elde edilen film ve lif demeti kompozitler PMMA, PS, ve PVDF esaslı kompozitlerden daha iyi sonuç göstermiştir. Bunun nedeni olarak, film esaslı kompozitler için ince katmanlı PU filmin daha engebeli ve saydam bir yüzey olması; lif esaslı kompozitler için elektrospun PU liflerin daha küçük yapılardan oluşması, tüm bunlara ek olarak PU’nın kimyasal olarak TL özellikteki iki kristalle kimyasal etkileşim oluşturulması gösterilebilir.Research Project Jeotermal Sahalara Yönelik Yüksek Basınç ve Sıcaklık Altında Yapay Metal (fe, Mg) Silikat Eldesi ve Metal Silikat Kabuklaşmasına Yönelik Polimerik İnhibitör Geliştirilmesi(2017) ; Demir, Mustafa Muammerİnsanlığın enerji ihtiyacının her geçen gün artmasıyla, ülkeler yeni enerji kaynakları arayışına girmişlerdir. Ülkemiz de bu anlamda enerji için büyük yatırımlar gerçekleştirmektedir. Jeotermal enerji yenilenebilir bir enerji türüdür. Çok genel itibariyle magmaya yakın ısıtıcı kayaçların fay kırıkları arasındaki mineralce doygun yeraltı sularının ısınması sonucunda eldesi olarak tanımlanabilir. Türkiye, jeotermal enerji sahaları bakımından oldukça zengindir. Jeotermal enerji üretimi konusunda en büyük engellerden bir tanesi metal-silikat kabuklaşmasıdır. Bu kabuklaşma yeraltından çıkan tuzlarca aşırı doymuş akışkanın, hem basıncını hem de sıcaklığını kaybetmesi nedeniyle çözünürlüğünün düşmesi ile oluşmaktadır. Oluşan metal-silikat yapıları bulunduğu rezerve göre farklı kimyasal yapılarda meydana gelebilmektedir. Bu yapılar enerji üretim sahalarında hat borularını tıkamasının yanı sıra ısıl iletkenliği düşürdüğünden enerji eldesi için büyük bir problemdir. Bu proje kapsamında; Tuzla Jeotermal Sahası (Çanakkale) temsili rezerv alanı olarak seçilerek, yüksek sıcaklık ve basınçlı otoklav sistem ile laboratuvar ortamında sahada bulunan jeotermal akışkan ve metal- silikat kabuk yapay olarak sentezlenmiştir. Tuzla jeotermal akışkanı elementel kompozisyonuna yakın sentetik çözelti hazırlanmış ve saha koşullarına benzer koşullarda (140 °C ve 3,5 bar) kabuk sentezi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen katı çökelti ve süzüntü santrifüj yöntemi ile ayrılmıştır. Sıvı faz İndüktif Eşleşmiş Plazma Kütle Spektroskopisi (ICP- MS) ve UV-spektrometre ile analiz edilirken, çökelti (kabuk) Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-ışını Kırınımı Spektroskopisi (XRD), X-ışını Florosans Spektroskopisi (XRF), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Elektron Paramanyetik Rezonans Spektroskopisi (EPR) yöntemleri kullanılmıştır. Kabuklaşmanın engellenmesi amacıyla inhibitör özelliği gösterebilecek organik polimerik moleküller sentezlenerek, yapay kabuk sentezi bu moleküller varlığında gerçekleştirilmiştir. İyon derişiminin dekantant içerisinde artması kabuk miktarının azalması inhibitör etkinliğini belirlemektedir. Akrilamid (AM), Vinil Sülfonik Asit (VSA) ve Vinil Fosfonik Asit (VPA) moleküllerinden 3 homo polimer, 3 kopolimer ve 1 ter polimer elde edilerek, bu sistem içerisinde metal-silikat oluşumu üzerinde etkileri incelenmiştir. Sentezlenen polimerlerin yanı sıra PEG ve PVA polimerleri de aynı sistem içerisinde denenerek metal-silikat oluşumu üzerinde etkileri araştırılmıştır. Yapılan tüm polimer kimyası ve dozaj denemeleri sonucunda PEG ve PVSA?nın ortak kullanımının 130 ppm olan silika çözünürlüğünü 420 ppm?e çıkardığı, kabuk miktarını ise kütlece %20 azalttığı görülmüştür.Research Project Ferroelektrik (1-x)BaTiO3-xBi(Li1/3Ti2/3)O3(0≤x≤0.2) sisteminin elektrokalorik özelliklerinin belirlenmesi(2018) Adem, Umut; Çağın, TahirBu projede BaTiO3 bazlı iki farklı malzeme sisteminin sentezi, yapısal, dielektrik, ferroelektrik, elektrokalorik karakterizasyonları yapılarak, farklı mekanizmaların elektrokalorik etkiye etkisi ayrıntılı biçimde incelenmiştir. İlk olarak (1-x)BaTiO3-xBi(Li1/3Ti2/3O3) (0.02?x?0.08) sistemi çalışılmıştır. Bu sistemde literatürde gözlenen kabuk-çekirdek yapısının elektrokalorik etkinin mekanizmalarının anlaşılmasını engelleyeceği fikrinden hareketle, sinterleme öncesi parçacık boyutu yüksek enerjili bilyalı öğütücü yardımıyla düşürülerek difüzyonun daha hızlı gerçekleşmesi sağlanmış ve kabuk-çekirdek yapısı gözlenmemiştir. Sıcaklığa bağlı dielektrik ve ferroelektrik polarizasyon ölçümleri, bu sistemde kompozisyona göre değişen sıcaklıklarda ferroelektrik-antiferroelektrik ve antiferroelektrik-paraelektrik olmak üzere iki farklı faz geçişi olduğuna işaret etmektedir. Bu ilginç ve değişik faz geçişlerini doğrulamak için akım yoğunluğu-elektrik alan grafikleri çizdirilmiş ve gerinme elektrik alan ölçümleri yapılmıştır. Ferroelektrik antiferroelektrik faz geçiş sıcaklıklarında göreceli olarak yüksek elektrokalorik sıcaklık değişimleri gözlenmiştir (22 kV/cm elektrik alan altında yaklaşık 0.66 Kelvin). İkinci olarak ise faz diyagramı literatürdeki bir çalışmadan alınan Ba0.80Sr0.20Ti1-xZrxO3 (0?x?0.10) sistemi çalışılmıştır. Bu sistemde de faz diyagramındaki farklı bölgelerde çalışan farklı mekanizmaların elektrokalorik etkiyi nasıl etkilediği ortaya çıkarılmıştır. Elektrokalorik etki, faz geçişinin keskinliği (1. dereceden faz geçişi olup olmadığı), farklı ferroelektrik fazların bir arada olduğu noktalara yakınlık ve tane boyutu ile kontrol edilebilir. Bu projede en yüksek elektrokalorik etki perovskit yapının B pozisyonunda Zr içermeyen Ba0.80Sr0.20TiO3 örneğinde görülmüştür. Bunun nedeni bu kompozisyonunda faz geçişinin keskinliğidir. Zr katkısıyla faz geçişi yayvanlaşmış, fakat aynı zamanda farklı ferroelektrik fazların bir arada ya da yakın olduğu kompozisyonlar için elektrokalorik etki göreceli olarak yüksek çıkmıştır.Research Project Moleküler Fononik: Moleküler Eklemlerde Fonon İletiminin Kontrol Yöntemlerinin Kuantum Mekaniksel Olarak Araştırılması(2019) Sevinçli, HaldunFononlar, maddeyi oluşturan atomların denge konumları etrafındaki titreşimlerinin kuantumlanmış halidirler. Malzemelerin ısıl iletkenliğinde, elektronik ve optik cihazların performanslarında, termoelektrik enerji çevriminde kritik roller oynarlar. Fononik araştırmaları, fonon spektrumunu, iletimini, etkileşimlerini inceler ve malzemelerin fononik özelliklerinin amaca uygun olarak modifikasyon olanaklarını araştırır. Günümüzde malzemelerin nano boyutta üretim ve işlenme olanaklarının gelişmesiyle birlikte fononik alanında da yeni imkanlar ortaya çıkmıştır. Yığık (bulk) malzemelerde Fourier yasasıyla tarif edilen fononik ısı iletimi nano boyutta geçerliliğini kaybetmektedir. Dahası, sıcaklığın ve sıcaklık gradyeninin nano ölçekteki tanımları sorunlu hale gelmektedir. Öte yandan deneysel tekniklerdeki gelişmelerle nano ölçekteki ısı iletiminin hassas ölçümleri mümkün hale gelmiştir. Bu projede yığık ısı iletimi kavramlarının geçerli olmadığı nano ölçekli moleküler eklemlerde ısı iletiminin kontrol mekanizmaları kuantum mekaniksel yöntemlerle araştırılmıştır. Moleküler eklemlerin, elektronik uygulamalar açısından vaat ettiği hassasiyet ve zengin kontrol imkanlarıyla fononik uygulamalar açısından da önemli olduğu görülmüştür. Bu noktadan hareketle, moleküler eklemlerin yapısal özelliklerinin fononik özellikler üzerindeki etkileri incelenip yapısal modifikasyonlarla eklemlerin ısı iletim özeliklerinin amaca uygun hale getirilmesi; anharmonik proseslerin nano-boyutta ısıl dirence katkıları ve çok-terminalli moleküler eklemler incelenmiştir. Bu bilgiler ışığında, gerçekçi bir moleküler ısı doğrultucunun çalışma prensibi çalışılmıştır.Article Ferroelectricity of Ca9fe(po4)7 and Ca9mn(po4)7 Ceramics With Polar Whitlockite-Type Crystal Structure(Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, 2020) Adem, UmutCa9Fe(PO4)7 is a member of the double phosphate family having polar whitlockite-type crystal structure. The phase transition from the room temperature polar R3c to the high temperature non-polar R c phase has been called a ferroelectric phase transition using complementary experiments such as temperature dependent second harmonic generation and dielectric constant measurements however no ferroelectric hysteresis measurement has been reported. In order to be able to call these polar materials ferroelectric, measurement of a saturated ferroelectric hysteresis loop is necessary to demonstrate that the electrical polarization of these materials is switchable. In order to realize this goal, we have synthesized Ca9Fe(PO4)7 as well as structurally identical Ca9Mn(PO4)7 using solid state synthesis. Crystal structure of the ceramics were confirmed using Rietveld refinement of the x-ray diffraction (XRD) patterns. Differential scanning calorimetry (DSC) measurements revealed phase transition temperatures of 848 and 860 K for Ca9Fe(PO4)7 and Ca9Mn(PO4)7, respectively. Our ferroelectric hysteresis measurements and current electric field loops (I-E) derived from the hysteresis loops showed that the loops cannot be saturated and the direction of the electrical polarization of both materials cannot be switched up to the largest applied electric field of 100 kV/cm. Possible origins of this behaviour are discussed.Article Citation - Scopus: 1Oxidizer Gases Effects on the Diameter-Controlled Synthesis of Carbon Nanotubes(MIM Research Group, 2021) İnce Yardımcı, Atike; Öğütlü, Ahmet Sabri; Öğütlü, DenizIn this study, the influence of the oxidizers on the synthesis of carbon nanotubes by C2H4 decomposition over Fe catalyst has been investigated. CO2, O2, and H2O have been used as oxidizers, and to control catalyst particle formation and their sizes in the pretreatment stage. The same oxidizers have also been used in the growth stage to maintain the catalyst particle size, remove amorphous carbon formation to keep catalyst particle active. The results of scanning electron microscopy indicated that the average diameters of nanotubes decreased from 13.4±1.2 nm to 6.2±0.5 nm and extremely dense nanotubes were obtained when we added a small amount of CO2. Adding O2 extremely decreased the areal carbon nanotube density while widens the diameter distribution. H2O addition resulted in larger average diameters and made the growth strongly pretreatment dependent. Within the parameters tried for catalyst pretreatment and CNT growth processes, CO2 seemed the best choice for a weak oxidizing assistant. The strong dependency of the average diameter on pretreatment conditions indicated that pretreatment is a very important step in deciding the final diameters and their distribution.Article Citation - WoS: 11Citation - Scopus: 13Effect of Cnt Incorporation on Pan/Ppy Nanofibers Synthesized by Electrospinning Method(TÜBİTAK, 2020) İnce Yardımcı, Atike; Tanoğlu, Metin; Yılmaz, Selahattin; Selamet, YusufIn this study, carbon nanotubes (CNTs) added polyacrylonitrile/polypyrrole (PAN/PPy) electrospun nanofibers were produced. Average diameters of the nanofibers were measured as 268 and 153 nm for 10 and 25 wt% of PPy contents, respectively. A relatively higher strain to failure values (23.3%) were observed for the low PPy content. When as-grown CNTs (1 and 4 wt%) were added into the PAN/PPy blends, disordered nanofibers were observed to form within the microstructure. To improve the interfacial properties of CNTs/PAN/PPy composites, CNTs were functionalized with H2SO4/HNO3/HCl solution. The functionalized CNTs were well dispersed within the nanofibers and aligned along the direction of nanofibers. Therefore, beads formation on nanofibers decreased. The impedance of the nanofibers was found to decrease with the PPy content and CNT addition. These nanofibers had a great potential to be used as an electrochemical actuator or a tissue engineering scaffold.Article Citation - WoS: 8Citation - Scopus: 13Anticorrosion Coating for Magnesium Alloys: Electrospun Superhydrophobic Polystyrene/Sio2 Composite Fibers(TUBITAK, 2018) Horzum Polat, Nesrin; Kap, Özlem; Farzaneh, AmirSuperhydrophobic nanocomposite coatings for magnesium surfaces with remarkable corrosion resistance were fabricated by electrospinning in the presence of fluorosilane-functionalized silica (SiO2) nanoparticles. The effects of surface-modified silica (mod-SiO2) nanoparticles on the superhydrophobicity and corrosion resistance of polystyrene (PS)/mod-SiO2 fiber coatings were evaluated. The incorporation of the SiO2 nanoparticles endows PS fibers with rough surfaces exhibiting a water contact angle (WCA) of 165◦. The surface wettability, corrosion resistance, and their relation to the inorganic content in the PS fibers and the contact angle of the composite coatings were explored. Analysis of the corrosion results confirmed that the PS/mod-SiO2 coating protected the Mg surface from corrosion. In addition, PS fibers containing mod-SiO2 nanoparticles showed improved hydrophobicity, and excellent corrosion resistance was achieved with PS fibers containing 4 wt% SiO2 nanoparticles.