Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı tezlerini içerir. http://hdl.handle.net/20.500.12416/4896 2026-10-28T16:30:03Z 2026-10-28T16:30:03Z Özkan, Merve http://hdl.handle.net/20.500.12416/7531 2024-03-08T08:01:12Z 2023-01-01T00:00:00Z

Production and characterization of Ti-based MXene alloys Özkan, Merve Bu çalışmada Ti3AlC2 MAX ve Ti3C2Tx MXene alaşım tozlarının sentezlenmesi ile birlikte biyomedikal uygulamalar için gözenekli yapıda Ti3AlC2 MAX ve Ti3C2Tx MXene alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. İlk olarak toz metalurjisi ile üretilen Ti3AlC2 MAX alaşımlarından öğütme ve eleme yöntemi ile toz elde edilmiş, ardından hem ticari, hem de çalışmada üretilen MAX tozları kullanılarak kimyasal dağlama yöntemi ile Ti3C2Tx MXene alaşım tozları sentezlenmiştir. Yapay vücut sıvısı kullanılarak apatit oluşumunu araştırmak için yaklaşık % 45 gözeneğe sahip MAX alaşım köpükleri boşluk yapıcı metodla MAX alaşım tozları kullanılarak üretilmiştir. MXene alaşım köpükleri ise üretilen MAX alaşım köpüklerinin kimyasal dağlanması ile elde edilmiştir. MAX tozundan üretilmiş olan MXene tozları ise ağırlıkça % 1, 5 ve 10 oranlarında polivinil alkol ile karıştırılarak tozun antibakteriyel özellikleri belirlenmiştir. 1400 oC sıcaklıkta sinterleme sonucu öğütme ile üretilen Ti3AlC2 MAX tozlarında Ti3AlC2 fazı ile ticari tozların aksine çok az miktarda TiC fazına rastlanmıştır. HF asit ile dağlanma işlemi ticari ve laboratuvar üretimi MAX tozlarının ortalama tane büyüklüğünü düşürmüştür. Al elementinin dağlanması sonucu ticari MAX tozlarından katmanlı MXene tozları sentezlenmiş, fakat laboratuvar üretimi MAX tozlarında bu yapılara rastlanmamıştır. İnce MXene katmanları oluşturmak için uygulanan ultrasonik işlem ise tozların oksitlenmesine neden olmuştur. MXene katkılanarak üretilmiş polivinil alkol esaslı kompozitlerle yapılan testlerde MXene miktarının artışıyla kompozitin Escherichia coli gram negatif bakterisine karşı antibakteriyel özelliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Diğer taraftan MXene alaşım köpüklerinin 25 gün sonunda dahi apatit oluşumuna olanak sağlamadığı tespit edilmiştir. MAX alaşım köpüklerinin ise 15 gün sonunda apatit oluşumuna olanak sağladığı ve kemik grefti uygulamalarında aday malzeme olarak değerlendirilebileceği görülmüştür.; In this study, production and characterization studies were carried out for both Ti3AlC2 MAX and Ti3C2Tx MXene alloy powders, and their foam counterparts. Firstly, MAX alloy powders were obtained by grinding and sieving via utilizing the Ti3AlC2 MAX alloy produced by powder metallurgy. Afterwards, Ti3C2Tx MXene alloy powders were synthesized by chemical etching method using both commercial and lab produced MAX alloy powders. In order to investigate the apatite formation ability using simulated body fluid, MAX alloy foams with around 45% porosity were produced using space holder method. On the other hand, MXene alloy foams were obtained by etching of produced MAX alloy foams. Synthesized MXene powders were added to polyvinyl alcohol by 1, 5 and 10 wt.% and their antibacterial properties were determined. Ti3AlC2 MAX powders, produced by grinding and sieving of sintered MAX alloy compacts at 1400 oC, displayed mainly Ti3AlC2 phase and in contrast to commercial MAX alloy powders, very small amount of TiC phase formed in lab produced alloy powders. In both types of MAX alloy powders, etching with HF acid decreased the average powder particle size. Although layered structure was formed as a result of selective etching of Al in commercial MAX alloy powders, similar structure didn't form in lab produced powders. Ultrasonication, applied to obtained thinner MXene layers, resulted in oxidation of the powders. MXene alloy powder added polyvinyl alcohol composites displayed higher antibacterial resistance to Escherichia coli gram negative bacteria with increased MXene powder content. On the other hand, MXene alloy foams didn't allow apatite formation even after 25 days. However, MAX alloy foam allowed apatite formation after 15 days; therefore, it is concluded that MAX alloy foams can be considered as candidate materials in bone graft applications.

2023-01-01T00:00:00Z Orhun, Ogan Tanıl http://hdl.handle.net/20.500.12416/7527 2024-03-08T08:00:46Z 2022-01-01T00:00:00Z

Functionally graded silicon nitride (Si3N4) production for biomedical applications Orhun, Ogan Tanıl Bu tez, Si3N4 malzemelerinin biyo özelliklerine ve kademeli olarak üretimine odaklanmıştır. Üretilen numuneler, çok yoğun bölgeden az yoğun bölgeye üç kademeli olarak farklılaştırılmıştır. Bu yapı şekli ile elde edilmesi tasarlanılan numuneler taban kısmında yüksek mekanik özellikleri karşılaması için yüksek yoğunluk ve yüzey kısmında cell penetrationı arttırabilmek adına gözenek oluşturularak düşük yoğunlukta elde edilmiştir. Orta katmanda ise smooth transition bölgesi bulundurularak iki farklı katman arasındaki uyumun yüksek olması hedeflenmiştir. Bu FDM mikroyapı tasarımı , hem Si3N4 ün yüksek biouyumluluğunu, hemde mekanik mukavemetini tek bir bulk malzeme üzerinde taşıması sebebi ile önem taşımaktadıt. Si3N4 üzerinde yapılan çalışmalar neticesinde birçok farklı kullanım amacının yanı sıra implant uygulamalarında da çok önemli bir malzeme adayı olduğunu göstermektedir . Numuneler, saf alfa Si3N4 tozunun, sinterleme ilavesi olarak Y2O3 ve gözenek yapıcı malzeme olarak da carbimid ve irmik kullanılmasıyla hazırlanmış, eksenel presle şekillendirilmiştir. Numuneler GPS fırını kullanılarak farklı sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Derecelendirme bileşiminin her katmanı için XRD analizi ile faz karakterizasyonu yapılmıştır.; This thesis focuses on the bio-properties and gradual production of Si3N4 material. The produced samples were differentiated in three stages from the most dense region to the less dense region. The samples, which are designed to be obtained with this structure, have been engineered at high density to meet the novel mechanical properties in the base part and low density by creating a pore in order to increase the cell penetration in the surface part. In the middle layer, it is aimed to have a smooth transition zone, so that the harmony between the two different layers is high. This FGM microstructure plays an important role as it carries both the high biocompatibility of Si3N4 and its mechanical strength on a single bulk material. Studies on Si3N4 show that it is a very important material candidate in implant applications as well as many different uses. The samples were prepared by using pure α-Si3N4 powder, Y2O3 as sintering additive and carbimide and semolina as pore-forming materials and were shaped using uniaxial press.Samples were sintered at different temperatures GPS furnace. Phase characterization by XRD analysis was performed for each layer of the grading composition. By SEM analysis, the layers forming the FGM and the inner surface of the pores in the porous designed layers were examined and the desired gradual transition between layers was observed.The bioactivity of the obtained samples was evaluated in terms of hydroxyapatite formation in SBF and the antibacterial resistance was examined by the agar well diffusion method.

2022-01-01T00:00:00Z Çerçi, Hüseyin Basri http://hdl.handle.net/20.500.12416/6412 2023-05-26T08:39:42Z 2022-01-01T00:00:00Z

Development and sythesis of magnetic high entropy alloys Çerçi, Hüseyin Basri Yüksek Entropili Alaşımlar (YEAlar), üstün ve etkileyici mekanik, fiziksel, elektriksel ve manyetik özellikleri nedeniyle özellikle havacılık ve savunma sanayileri için benzersiz ve yeni gelişmiş metalik alaşım sistemleridir. Bu tez, manyetik HEA'ların sentezi ve geliştirilmesine ve işlem görmemiş ve izotermal iyileştirme koşullarında ısıl işleme tabi tutulmuş Fe-Co-Ni-Al-X (X= Ti, V, Nb) alaşım sistemlerinin manyetik özelliklerinin, faz oluşum mekanizmalarının, termal kararlılığının ve mekanik özelliklerinin araştırılmasına odaklanmaktadır. Alaşımlar öncelikle termodinamik veri hesaplamalarına dayanarak tasarlanmış ve daha sonra tasarlanan alaşımlar yüksek saflıkta elementler kullanılarak vakumlu ark eritici ile üretilmiştir. Yüksek entropili alaşımlar, X-ışını kırınımı (XRD), optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi (EDS), titreşimli numune manyetometresi (VSM) ve sertlik test cihazı kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçları, bileşen elementlerin Fe-Co-Ni-Al-X (X: Ti, V, Nb) alaşım sistemlerinin faz oluşumu, manyetik ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisini göstermektedir. Co konsantrasyonundaki artışın manyetik doygunluğu arttırdığı ve zorlayıcı kuvveti azalttığı bulunmuştur. Öte yandan, Cu ve Ti'nin zorlayıcı kuvveti azaltmada çok az etkisi vardır. İzotermal tavlama işlemlerinin, alaşımların manyetik özelliklerini iyileştirdiği ortaya çıkmıştır. 928 K'de 24 saat izotermal tavlanmış olan alaşımlar, döküm sonrası ve 928 K'de 3 saat izotermal tavlanmış durumlarına kıyasla faz dönüşümleri göstermektedir. Vickers mikrosertlik analizi, tüm döküm alaşımlar için benzer değerler sunmuştur. Tüm alaşımların 3 saat izotermal tavlama ile sertlik değerlerinin arttığı, ancak 24 saat izotermal tavlama için önemli bir değişiklik olmadığı görülmüştür. Analiz, Ti, V ve Nb'nin Fe-Co-Ni-Al-X (X: Ti, V, Nb) alaşım sistemlerinin mikroyapısı ve manyetik özellikleri üzerindeki etkisini ortaya koymaktadır. Ti ilavesi, alaşımların manyetik özelliklerini geliştirmektedir. V ve Nb ilaveleri alaşımların mikro yapısını etkileyerek faz geçişlerine neden olurken, V ve Nb ilavelerinin alaşımların manyetik özelliklerini olumsuz yönde etkilediği sonucuna varılmıştır.; High Entropy Alloys (HEAs) are unique and new advanced metallic alloy systems, especially for aerospace and defense industries due to their superior and impressing mechanical, physical, electrical and magnetic properties. This thesis focuses on synthesis and development of magnetic HEAs and the investigation of magnetic properties, phase formation mechanisms, thermal stability, and mechanical properties of Fe-Co-Ni-Al-X (X= Ti, V, Nb) alloy systems under both as-cast and isothermally annealed conditions. The alloy designed were first done due to thermodynamic data calculations and then high purity elements were used to produce the alloys using vacuum arc melter. The high entropy alloys were characterized using X-ray diffraction (XRD), optic microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), vibrating sample magnetometer (VSM), and hardness tester. The analysis shows the effect of constituent elements on the phase formation, magnetic and mechanical properties of Fe-Co-Ni-Al-X (X: Ti, V, Nb) alloy systems. It was found that the increase in Co concentration increases the magnetic saturation and decreases the coercive force. On the other hand, Cu and Ti has little significance on reducing the coercive force. The isothermal annealing processes are found to improve magnetic properties of the alloys. The isothermally annealed alloys at 928 K for 24 hours show phase t3ransformations in comparison to their as-cast and isothermally annealed conditions at 928 K for 3 hours. The Vickers microhardness analysis show similar values for all as-cast alloys. The hardness values are found to increase with isothermal annealing of all alloys for 3 hours, but there are no significant changes for 24 hours isothermal annealing. The analysis reveals the effect of Ti, V and Nb on microstructure and magnetic properties of Fe-Co-Ni-Al-X (X: Ti, V, Nb) alloy systems. Ti addition improves the magnetic properties of the alloys. V and Nb additions effect the microstructure and result in phase transitions of the alloys while the magnetic properties of the alloys are negatively affected by the addition of V and Nb.

2022-01-01T00:00:00Z Mutlu, Ege http://hdl.handle.net/20.500.12416/6306 2023-03-14T12:39:03Z 2021-01-01T00:00:00Z

A design tool for inertial microfluidics-based microchips Mutlu, Ege Sıvı biyopsi konseptinin temelini oluşturan hücre ayırma operasyonlarında mikroakışkan sistemler sıklıkla tercih edilmektedir. Hücre ayırma işlemleri, farklı kuvvetler uygulanarak ve hücrelerin farklı özelliklerinden yararlanılarak yapılabilir. Bunlar dielektroforetik, manyetik, akustik, optoforetik ve atalet kuvvetleridir. Bu kuvvetlerden yararlanmak ve bu kuvvetlerin yardımıyla hücreleri manipüle etmek için mikroakışkan kanalların hassas bir şekilde tasarlanması gerekir. Tasarımların çalışıp çalışmadığı deneysel testler veya sayısal modelleme programları yardımıyla öğrenilebilir. Deneysel olarak test etmek için mikroakışkan sistemi kurmak ve mikroakışkan çipi imal etmek gerekir. Bu son derece zaman alıcı bir süreçtir. Sayısal modelleme programlarının önemi burada ortaya çıkmaktadır. Sayısal modelleme programları kullanılarak mikroakışkan çip üretimine gerek kalmadan birden fazla tasarımı farklı koşul ve parametrelerle test etmek mümkündür. Sayısal modelleme programları mikroakışkan çip tasarımı için çok önemli bir alternatif olmasına rağmen, bu programların birkaç sınırlaması vardır. Öncelikle bu programlar yüksek işlemci frekansı kullanan programlardır ve verimli modelleme için yüksek özellikli bir bilgisayara ihtiyaç vardır. Bu tür bir bilgisayar ciddi bir maliyetle gelir. Ayrıca bu programlar kendi içinde fiyatları yüksek olan programlardır. Fiyatların yüksek olması bu programları kolay erişilebilir araçlar olmaktan çıkarıyor. Son olarak ve en önemlisi, bu programları kullanmak ciddi yazılım becerileri, teorik altyapı ve sonuçlardaki mantıksızlığı sezme yeteneği gerektirir. Bu çalışmada, spiral şekilli mikrokanallı mikroakışkan çip için bir tasarım aracı. Spiral mikrokanal şeklindeki mikroçipler, boyuta dayalı hücre ayırma gerçekleştirmek için atalet kuvvetlerinden yararlanır ve hücre ayırma uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Bu aracın sayısal modelleme programlarından farklı olarak, kullanıcılara geri bildirim verebilen, erişimi kolay, kullanımı kolay bir araç olması hedeflenmiştir. Tasarım aracı, kullanıcı tarafından tasarlanmış spiral mikrokanalda farklı boyutlardaki hücrelerin yanal konumlarını hesaplamak için spiral mikroakışkan kanallarla hücre ayırma çalışmalarından elde edilen verileri kullanır. Tasarım aracını kullanabilmek için, kullanıcının hedeflenen hücreler arası mesafe için birkaç parametreye ve ilk tahminlere sahip olması gerekir. Araç, parametre tahminlerini kullanarak hücreler arasındaki mesafeyi hesaplar ve hedeflenen mesafeyi karşılayıp karşılamadığını kontrol eder. Hedefe ulaşılırsa araç durur. ancak hedefe ulaşılmazsa araç daha yüksek akış değerleri deneyecek, hedefe ulaşmak için gerekli akış değerini bulacak ve kullanıcıya geri bildirimde bulunacaktır. Tasarım aracının etkinliğini görmek için farklı boyutlarda, eğrilik yarıçaplarında spiral mikro kanallar kullanılmış ve kanallar 3 farklı akış hızında test edilmiştir. Deneylerde, farklı boyutlardaki hücreleri temsil etmek için 2 farklı boyutta polistiren mikro boncuk kullanılmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçların tekrarlanabilirliği kontrol edilmiş ve sonuçlar tasarım aracından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar, deneysel sonuçlar ile tasarım aracından elde edilen sonuçlar arasında ~%10'luk bir fark ortaya çıkardı. Tasarım aracının kullandığı veri miktarının arttırılması ve aracın kullandığı hesaplama yöntemlerinin değiştirilmesi daha doğru sonuçlar verebilmek için ileriye dönük bir çalışma olarak değerlendirilebilir.; Microfluidic systems are frequently preferred for cell separation operations, which form the basis of the liquid biopsy concept. Cell separation processes can be done by applying different forces and taking advantage of different properties of cells. These are dielectrophoretic, magnetic, acoustophoretic, optophoretic and inertial forces. In order to take advantage of these forces and manipulate cells with the help of these forces, microfluidic channels must be designed with precision. Whether the designs work or not can be learned with experimental tests or with the help of numeric modeling programs. To test it experimentally, it is necessary to set up the microfluidic system and fabricate the microfluidic chip. This is an extremely time-consuming process. The importance of numeric modeling programs emerges here. By using numeric modeling programs, it is possible to test more than one design with different conditions and parameters without the need for microfluidic chip production. Although Numerical modeling programs are a very important alternative for microfluidic chip design, these programs have several limitations. First of all, these programs are programs that use high processer frequency, and a high-spec computer is needed for efficient modelling. This type of computer comes at a serious cost. In addition, these programs are programs with high prices in themselves. Having high prices makes these programs not easily accessible tools. Finally, and most importantly, using these programs require serious software skills, theoretical background, and the ability to sense illogicality in results. In this study, a design tool for microfluidic chip with spiral shape microchannel. Microchips with the shape of spiral microchannels, take advantage of inertial forces to perform size-based cell separation, and it is widely used for cell separation applications. Unlike numerical modeling programs, this tool is aimed to be an easy-to-access, easy-to-use tool that can give feedback to users. The design tool uses data from cell separation studies with spiral microfluidic channels to calculate the lateral positions of cells of different sizes in the user-designed spiral microchannel. To be able to use the design tool, the user must have a few parameters and initial estimates for the targeted inter-cell distance. The tool calculates the distance between cells using parameter estimates and checks whether it meets the targeted distance. If the target is reached, the tool stops. but if the target is not reached, the tool will try higher flow values, find the required flow value to reach the target and give feedback to the user. To see the efficiency of the design tool, spiral microchannels with different sizes, radius of curvatures was used, and channels were tested at 3 different flow rates. In the experiments, 2 different sizes of polystyrene microbeads were used to represent cells of different sizes. The reproducibility of the results obtained from the experiments was checked and the results were compared with the results obtained from the design tool. The comparisons revealed a ~10% difference between the experimental results and the results obtained from the design tool. Increasing the amount of data used by the design tool and changing the calculation methods used by the tool can be considered as a future work in order to give more accurate results.

2021-01-01T00:00:00Z