Fen Bilimleri Enstitüsü / Graduate School of Science and Technology

Permanent URI for this communityhttps://gcris3.etu.edu.tr/handle/20.500.11851/252

Browse

Now showing 1 - 5 of 5

Damar İçi İmplant Materyal Yüzeylerinde Antitrombojenik ve Antibakteriyel Aktiviteyi Artirmaya Yönelik Heparin İmmobilizasyonu
(TOBB ETÜ, 2023) Özgüzar, Hatice Ferda; Eroğul, Osman; Evren, Ebru
Geçici ya da kalıcı, dahili ya da harici olarak, tedavi ve/veya onarım gibi amaçlarla vücuda dahil edilen malzemeler implant materyalleri olarak adlandırılmaktadırlar. Günümüzde artan popülasyon ve uzun yaşam süreleri göz önüne alındığında, implant materyallerin kullanım sıklığı, miktarı ve süreleri giderek artmaktadır. Bu nedenle kullanılan implantların, kullanıldıkları bölgeye uyum sağlamaları, transplantasyon sonrası herhangi bir komplikasyon oluşmasını önleyecek şekilde tasarlanmaları gerektiği sonucuna ulaşılmaktadır. Tez kapsamında polimerik ve metalik alttaşlar olmak üzere iki farklı malzemede heparin adı verilen, klinikte güncel olarak antikoagülan ilaç olarak kullanılan biyomolekül ile yüzey modifikasyon stratejilerinin geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Polipropilen (PP) tez kapsamında model polimerik malzeme olarak seçilmiş ve iki basamakta plazma polimerizasyon (PlzP) destekli yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir; (i) oksijen ile aşındırma ve (ii) amince zengin fonksiyonel grup oluşturma. PlzP tekniği ile geliştirilen yüzey modifikasyon parametreleri, temas açısı ölçüm, serbest yüzey enerji hesaplamaları, yüzeyde maksimum azot miktarını elde etme, yüzey pürüzlük değerinin artırılması kriterleri kapsamında değerlendirilmiş ve optimize parametre tespit edilmiştir. Heparin immobilizasyon işlemi, saf heparin (hep) ve kovalent bağ ajanları ile destekli (hep*) çözeltiler kullanılarak 3 farklı konsantrasyon üzerinden test edilmiştir. Yüzeye tutunumu sağlanan heparin miktarı Toluidine Mavi (TB) boya ile tespit edilmiş ve maksimum heparin tutunumunun sağlandığı konsantrasyon, optimize parametre olarak belirlenmiştir. Kovalent bağ ajanları ile destekli heparin çözeltisinin iki basamakta modifiye edilen PP yüzeyler ile kovalent bağ oluşturduğu, FTIR-ATR analizinde saptanan amid I ve II pikleri ile kanıtlanmıştır. Heparin immobilizasyonu protein tutunum miktarını referans yüzeylere göre oldukça azaltmış, hemokompatibilite testleri kapsamında (platelet tutunum, hemoliz, kinetik-kan pıhtılaşma oranı) da oldukça etkili sonuçlar vermiştir. Ayrıca heparin immobilizasyonunun PP yüzeylerde antiadherent karakteristiği gram pozitif ve gram negatif bakteriler ile test edilmiş ve heparinin antibakteriyel mekanizmasının "temas ile öldürme" olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Son olarak BJ insan fibroblast hücreleri ile gerçekleştirilen testler sonucunda, geliştirilen yüzeylerin biyouyumlu oldukları ispatlanmıştır. Titanyum (Ti) tez kapsamında model metalik malzeme olarak seçilmiş ve tek basamakta alternatif akım elektroforetik depozisyon (AC-EPD) tekniği ile heparin modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Saf halde heparin depozisyonu, temas açısı ölçüm, serbest yüzey enerji hesaplamaları ve yüzey pürüzlülük değerleri kapsamında incelenmiş ve optimize parametre tespit edilmiştir. Başlangıçta yüzeye depozite edilen heparin miktarı TB boya ile takip edilmiş olmakla birlikte, ilerleyen deney basamaklarında söz konusu yaklaşımın, AC-EPD tekniği ile kaplanan heparin miktarını saptamada yetersiz olduğu saptanmıştır. Ti yüzeylerde heparin depozisyonunun etkisi, PP yüzeylerde olduğu gibi, protein tutunum miktarı, hemokompatibilite testleri, antiadherent karakteristik ve biyouyumluluk testleri kapsamında detaylı olarak araştırılmıştır. Özetle, tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar ile hem PP hem de Ti yüzeylerde farklı stratejilerle yüzey modifikasyonları gerçekleştirilerek heparinin mevcut antikoagülan karakteristiğinden yararlanmakla birlikte, antibakteriyel, antiadherent ve biyouyumluluk karakteristikleri de detaylı olarak çalışılmış ve literatüre kazandırılmıştır.
Elektrikli Araç Hızlı Şarj İstasyonlarında Öncelikli Servis için Derin Pekiştirmeli Öğrenme Tabanlı Kaynak Yönetim Modeli ve Uzun-kısa Süreli Bellek ile Ortalama Bekleme Süresi Tahmini
(TOBB ETÜ, 2023) Çolak, Aslınur; Fesci̇oğlu-ünver, Ni̇lgün
Günümüzde elektrikli araçlar içten yanmalı motorlu araçların yerini hızla almaktadır. Kıyaslandığında da elektrikli araçların küresel ısınmaya çok daha az etki etme potansiyeli vardır. Ancak bu olumlu etkisine karşın, elektrikli araçların hızlı şarj istasyonlarında 30 dakika olmak üzere uzun şarj dolum süresine ihtiyacı vardır. Hızlı şarj istasyonlarının sayı ve kapasitelerinin sınırlı olmasıyla birlikte uzun şarj süreleri, istasyonlarda araçların kuyruk uzunluğunu ve bekleme süresini artırmaktadır. Araçların belli bir bölümünün bekleme süresini azaltmak için öncelikli servis veren şarj istasyonları oluşturulabilir. Bunun yanında araç kullanıcıları istasyona varış yaptıklarında şarj olmak için bekleyecekleri ortalama süre hakkında öngörü sahibi olmak isteyebilir. Bu çalışmada iki amaç bulunmaktadır. İlk amaç Derin Q-Öğrenme tabanlı öncelikli servis veren bir şarj istasyonu yönetim modeli geliştirilmesi, ikincisi ise araç kullanıcılarına ortalama bekleme süresi bilgisinin Uzun-Kısa Süreli Bellek yöntemi kullanılarak tahmin edilmesi. Literatür incelendiğinde hızlı şarj hizmetini ele alan çeşitli çalışmalar vardır. Fiyatlandırma, talep dengeleme, istasyon konumlandırma ve kapasite belirleme, bekleme sürelerini azaltmak için şarja kabul edilen araç sayısının kısıtlanması gibi konularda çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmada elektrikli şarj istasyonuna gelen araçlar düşük ve yüksek öncelikli iki araç sınıfına ayrılmaktadır. Ekspres (öncelikli) şarj istasyonu yönetim modelinin amacı, bu araç sınıflarının ortalama bekleme sürelerinin oranının belirli bir seviyede tutmaktır. İstasyon, hedeflediği görece bekleme süresi oranını belirler ve ilan eder ve hedefini tutturmak için boşalan kaynaktan hizmet alacak öncelik sınıfını gerçek zamanda dinamik olarak değiştirir. Bu değişiklik için Derin Q-Öğrenme tabanlı kaynak kontrol mekanizması geliştirilmiştir ve performansı çeşitli şartlar altında test edilmiştir. Ayrıca geliştirilen yöntemin performansı literatürde bu alandaki Fescioglu-Unver ve diğ. (2021) ve Kakillioglu ve diğ. (2022) çalışmalarıyla kıyaslanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde geliştirilen yöntemin hedeflenen bekleme oranını gerçekleştirdiği ve istasyona gelecek ani araç yüklenmeleri karşısında hızlı bir şekilde toparlanabildiği gözlenmiştir. Literatürde elektrikli araçlar ve şarj istasyonları alanında ise bekleme süresi tahmini yapan bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada, istasyondan gerçek zamanda veri toplanarak takip eden 5 dakika içinde gelecek araçlar için tahmini bekleme süresi ilan edilmektedir. Tahmin için Uzun-Kısa Süreli Bellek (LSTM) yöntemi kullanılmaktadır. Buna ek olarak, LSTM yönteminin tahmin kalitesi yapay sinir ağı yöntemi de çalışmada uygulanarak karşılaştırılmış ve daha iyi performans gösterdiği görülmüştür.
Harmonik Radar Sistemleri için Benzetim Araçları Geliştirilmesi ve Elektronik Devrelerin Sınıflandırılması
(TOBB ETÜ, 2023) Takak, Yücel; Hayvacı, Harun Taha; Yeti̇k, İmam Şami̇l
Harmonik radar, doğrusal olmayan karakteristikler barındıran ve genellikle insan yapımı cisimleri tespit etmek için kullanılan, son yıllarda üzerine çok sayıda araştırma yapılmış, elektromanyetik yayılım yapan bir algılayıcıdır. Bu tezde ilk olarak geleneksel radar sistemlerinden farklı bir tespit mekanizmasına sahip olan harmonik radar sistemi kullanılarak yeni bir devre sınıflandırma yöntemi geliştirilmiştir. Elektronik devrelerin harmonik frekanslardaki geri yayılım özellikleri harmonik radar benzetimi ile kaydedilmiş ve devrelere ait harmonik güç eğrileri elde edilmiştir. Önerilen yöntem ile test edilen elektronik devrelerin (TEED) özellik alanı oluşturulup analiz edilmiş ve gerçekçi bir benzetim modeliyle doğrulanmıştır. TEED'lerin harmonik tepkisi, birden fazla çıkış düğümünün üst üste bindirilmesiyle elde edilmiştir. Toplanan veriler ile çarpıklık, basıklık ve varyans gibi devrelere özel istatistiksel özellikler hesaplanmış ve K-En Yakın Komşular (kNN) algoritması kullanılarak sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Tezin ikinci kısmında, çoklu faz, doğrusal frekans modülasyonlu (LFM) dalga formları ile darbe sıkıştırma ve darbe entegrasyonu gibi çeşitli algoritmalar kullanan bir harmonik radar benzetim aracı geliştirilmiştir. Bu benzetim aracı ile harmonik radar sistemlerinin avantajları ve dezavantajları görünür hale getirilerek, radar tasarımında kullanılan parametrelerin etkileri gözlenmiştir. Tezin son kısmında, harmonik radar uygulamalarında kullanılabilecek radyo frekansı (RF) etiket devreleri için karakterizasyon sistemleri geliştirilmiştir. Bu düzenekler ile elektronik devrelerin çeşitli radar dalga formlarına etkileri incelenmiştir. Radar dalga formlarındaki bozulmaların radar tespit performansına etkileri incelenerek, bu etkileri azaltacak yöntemler önerilmiştir. Elde edilen veriler ile farklı RF etiketlerin farklı dalga formları ile daha uyumlu çalıştığı gösterilmiştir.
Latis Malzemelerin Enerji Emme ve Ezilme Davranışlarının Statik ve Dinamik Yüklemeler Altında İncelenmesi
(TOBB ETÜ, 2023) Karabatak, Akın; Tekoğlu, Ci̇han
Latis malzemeler, yoğun katılara kıyasla, hafiflik, yüksek mukavemet ve yüksek enerji emme kapasitesi gibi bir dizi üstün özelliklere sahiptir. Bu üstün özelliklerinden dolayı latis malzemeler makine, inşaat, havacılık, uzay, otomotiv, biyomedikal ve kişisel koruyucu ekipmanlar dâhil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yapısal bileşenler olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Eklemeli imalat teknolojilerinde son yıllarda yaşanan ilerlemeler, geleneksel üretim metotları ile üretilemeyen geometriye sahip latis malzemelerin üretilebilir hale gelmesini mümkün kılmıştır. Bununla birlikte, teknolojinin gelişmesiyle daha yüksek enerji emme kapasitesine sahip malzemelere olan ihtiyaçların artması, farklı birim hücre geometrilerine sahip latis malzemelerin enerji emme ve ezilme davranışlarının incelenmesini önemli bir araştırma konusu haline getirmiştir. Ancak, bu tür malzemeler üzerine yapılan çalışmalar, günden güne artmakla birlikte, genellikle Altıgen ve diğer klasik latis malzemelerle sınırlıdır. Bu çalışmada, üstün mekanik özelliklere sahip, Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I, Değiştirilmiş Kagome-II ve Değiştirilmiş Kagome-III adında beş yeni izotropik latis malzemenin (C Tekoğlu. Truss-lattice materials consisting of mixed polygons, 2023. World Intellectual Property Organization, Başvuru numarası:PCT/TR2022/051154.) düzlem içi enerji emme ve ezilme davranışları sonlu elemanlar analizleri ile incelenmiştir. Sonuçlar, Altıgen ve Üçgen-Üçgen latislere ait analizlerle karşılaştırılmıştır. Latislerin ezilme davranışları gözlemlenerek yükleme hızına göre 3 farklı deformasyon modu tanımlanmıştır: sanki statik, geçiş ve dinamik mod. Enerji emme ve ezilme davranışları, literatürde sıklıkla kullanılan beş farklı metrik kullanılarak karşılaştırılmıştır: yoğunlaşma birim şekil değiştirmesi, tepe çarpışma gerilmesi, ortalama plato gerilmesi, toplam enerji emilimi ve ideallik parametresi. Sanki statik ve geçiş modlarında Üçgen-Üçgen latis ile birlikte Değiştirilmiş Kagome-II latis yapısı en düşük enerji emme kapasitesine sahiptirler. Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I ve Değiştirilmiş Kagome-III latis yapıları, Altıgen latise kıyasla sanki statik modda sırasıyla, %19.6, %20.2, %19 ve %27, geçiş modunda ise sırasıyla, %17, %11.6, %10.8 ve %29.5 daha yüksek enerji emme kapasitesi sergilemiştir. Dinamik modda ise Altıgen latis en düşük enerji emme kapasitesine sahiptir. Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Üçgen- Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I, Değiştirilmiş Kagome-II ve Değiştirilmiş Kagome-III latis yapıları dinamik modda sırasıyla, Altıgen latise kıyasla, %22.5, %5, %5.1, %9.9, %10.8 ve %26.1 daha yüksek enerji emme kapasitelerine sahiptir. Tüm deformasyon modlarında en yüksek enerji emme kapasitesine sahip latis Değiştirilmiş Kagome-III'tür. İdeallik parametresi açısından ise Hiyerarşik-3 Üçgen latis yapısı ideal bir enerji emiciye en yakın davranışı sergilemiştir. Bu çalışma, tez kapsamında incelenen latislerin enerji emme ve ezilme uygulamalarında sıklıkla kullanılan Altıgen ve diğer klasik latis malzemelere önemli rakipler olduklarını açıkça ortaya koymaktadır.
Latis Malzemelerin Yük Taşıma ve Şekil Değiştirme Kapasitelerinin İncelenmesi
(TOBB ETÜ, 2023) Gençoğlu, Caner; Tekoğlu, Ci̇han
Latis malzemeler periyodik olarak tekrar eden birim hücrelere sahip boşluklu katılardır. Dolu malzemelere göre hafif olmaları nedeniyle titreşim sönümlemede, şekil değiştiren yapılarda ve daha pek çok mühendislik uygulamalarında eşsiz çözümler sunmaktadır. Latis malzemelerin yük taşıma ve şekil değiştirme özelliklerinin incelendiği bu çalışmada, latis yapıların iki farklı uygulama alanı çalışılmıştır. Bunlardan ilki latis malzemelerdeki kusurların eyleyici performansına olan etkisinin incelenmesi, diğeri de latis yapıların Kapasitif Mikroişlenmiş Ultrasonik Çevirgeç (KMUÇ) cihazlarında kullanımıdır. Latislerde malzeme kusurlarının incelendiği bölümde, sınır şartları kaynaklı etkilerden arınacak kadar büyük latis yapılar ele alınmıştır. Eyleyici uygulamalarında olan başarısıyla literatürde bilinen Kagome latisle birlikte buna alternatif olabilecek Çift Kagome ve Eşmerkez Üçgenli Kagome latis yapılar üzerinde orta bölümden eyleyici ile hareket verilmiş ve bu hareketin latis içerisindeki sönümlenme mesafesi ve eyleyicinin harcadığı enerji ölçülmüştür. Çalışmadaki latis yapılara, eyleyici hareketinin oluştuğu koridor boyunca tanımlı konuma tek kusur ve koridor harici tanımlı alanlara rastgele dağıtılmış kusurlar eklenmiştir ve bu kusurların eyleyici performansına ve yapının genel direngenliğine etkisi incelenmiştir. Latis üretiminde yaygın olarak görülebilen kırık hücre duvarı, eksik hücre, dalgalı hücre duvarı, sapmış hücre ve değişken kalınlıklı hücre duvarı kusurları çalışılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, kusurların eyleyici koridoru üzerinde olmaları halinde, kusursuz yapının sönümleme mesafesine kadar olan mesafede olduklarında hareketi durdurdukları, fakat bu mesafenin ötesinde olduklarında hareketi önemli ölçüde ileri taşıyabildikleri görülmüştür. Eyleyici koridoru dışında rastgele dağılan kusurlar içinse tüm latis yapılarda kusurların eyleyici performansını iyileştirme ve yapı direngenliğini düşürme etkinlikleri benzer sıradadır. En önemli etkiyi kırık hücre duvarı yaparken bunu eksik hücre, ardından da dalgalı hücre duvarı kusurları izlemektedir. Sapmış hücre duvarı, etkisi diğer kusurlardan az olacak şekilde, kendi içinde rastgele parametreleri nedeniyle saçılgan bir davranış sergilemektedir. Değişken kalınlıklı hücre duvarı ise en düşük etkinliğe sahiptir. Yapı genelinde latislerin bağlantı sayılarını en fazla azaltan kırık hücre duvarı en etkili kusurken, bağlantı sayısını azaltmayan değişken kalınlıklı hücre duvarı en düşük etkiye sahiptir. KMUÇ cihazı, kendisine uygulanan elektrik alan sebebiyle oluşan kapasitif kuvvetler neticesinde titreyen, bu titreşim ile bulunduğu akustik ortamla etkileşim için olan bir elekto-akustik enerji çevirgecidir. Bu cihazda bir tarafı vakum olan ankastre bir plaka doğal frekansında titreştirilerek diğer taraftaki akustik ortama dalgalar gönderilmektedir. Doğrusal rejimde çalıştırılmak istenen bu cihazlarda, ankastre plakanın mekanik hareketi kaynaklı doğrusal olmayan etkiler ortaya çıkmaktadır. Yapılan çalışmada KMUÇ plakası üzerinde negatif Poisson oranına sahip latis yapıların kullanılmasıyla, katı plaka ile aynı doğal frekansa sahip olan fakat doğrusal çalışma aralığı 3 katına çıkan ve mekanik empedansı düşen tasarımların mümkün olduğu gösterilmiştir. Bu sayede düz plaka tasarımlarının aksine dinamik davranış değiştirilmeden plaka hareketi daha düşük yüklerle arttırılmış doğrusal rejimde yapılabilecek ve çığır açıcı KMUÇ cihazlarının tasarlanmasının önü açılacaktır.

Browse

Browsing Fen Bilimleri Enstitüsü / Graduate School of Science and Technology by Access Right "info:eu-repo/semantics/ClosedAccess"