Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları
Yazarlar
Yayınlar
- MakaleAçık Erişim2026Scopus SJRQ1A novel passive cooling configuration for photovoltaic panels based on bio-inspired heatsinks and nanoparticle-enhanced PCM
Cuce, Erdem; Cuce, Pinar Mert; Guclu, Tamer
This study presents the design, fabrication, and experimental evaluation of a novel passive thermal management system for photovoltaic (PV) modules that integrates a bio-inspired aluminium heatsink with a nanoparticle-doped phase change material (PCM). The proposed configuration aims to regulate the temperature of the PV module under real outdoor conditions without any external energy input. The bio-inspired heatsink was designed based on coral-like branching geometry to enhance natural convection and heat distribution within the PCM. The PCM, doped with metal-oxide nanoparticles (Al2O3, SiO2, TiO2) at a 2% mass fraction, provided additional latent-heat storage capacity and improved thermal conductivity. Experimental tests were conducted using two identical monocrystalline PV panels. The results demonstrated that the bio-inspired-cooled PV module effectively reduced surface temperature fluctuations by 8–15 °C and achieved a maximum efficiency improvement of 9.2% compared to the uncooled configuration. The integration of the PCM layer with the bio-inspired heatsink maintained a more stable operating temperature throughout the day, particularly during high-irradiance conditions. Hourly I-V and P-V analyses confirmed that the hybrid module consistently exhibited higher maximum power and efficiency values. Furthermore, the estimated energy yield analysis revealed that the average efficiency gain of 5.6% achieved under outdoor conditions could lead to a substantial increase in annual energy production. Overall, the hybrid bio-inspired fins + PCM system offers a sustainable, self-regulating, and energy-free cooling solution that enhances both the performance and durability of PV modules.
AtıfScopus8WoS7OpenAlex11
İncele - Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2025Manyetik nanopartikül/karbon nanotüp kompozit nanopartikülleri ile dekore edilmiş kenevir kumaşların elektromanyetik soğurma özelliklerinin incelenmesi
Pembe Teber
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, manyetik Ni₀.₅Zn₀.₅Fe₂O₄ nanopartikül ve çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) kompozit nanopartikülleri kullanılarak kenevir kumaşların elektromanyetik (EM) soğurma özellikleri incelenmiştir. Mikrodalga destekli yakma yöntemiyle sentezlenen nanopartiküller, satın alınan MWCNT nanopartikülleri ve kenevir kumaş ile birleştirilerek katmanlı bir yapı oluşturulmuştur. Bu yapının X-bandı frekans aralığında (8.2-12.4 GHz) EM dalgaları soğurma performansı, saçılma parametreleri (S₁₁ ve S₂₁) ve kompleks dielektrik ve manyetik geçirgenlik katsayıları kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar hem dielektrik hem de manyetik malzemelerin karışımıyla elde edilen kompozit yapıların EM dalga soğurma kapasitesini artırdığını göstermiştir. Kenevir kumaşın doğal emme kapasitesi ve MWCNT'nin yüksek iletkenlik özellikleri, nanopartiküllerin manyetik özellikleriyle birleştirilerek EM soğurma etkinliği optimize edilmiştir. Bu tez, savunma sanayi ve radar görünmezlik teknolojilerinde kullanılmaya uygun, sürdürülebilir ve yüksek performanslı EM soğurucu malzemelerin geliştirilmesine aday bir çalışma önermektedir.
- MakaleAçık Erişim2025Scopus SJRQ2High-Performance Microwave-Absorbing Hemp Textile: Ni-Zn Ferrite and Multiwalled Carbon Nanotubes-Infused Nanocomposite for X-Band Electromagnetic Interference Shielding
Teber, Pembe; Teber, Ahmet; Karakaş, İbrahim Hakkı
This study aims to develop a flexible and sustainable electromagnetic (EM) wave-absorbing material by using hemp fabric as a substrate incorporated with multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and magnetic Ni-Zn ferrite nanoparticles (NPs). In this context, the objective is to achieve effective EM attenuation across a wide frequency range using a green, lightweight composite to meet the rising demand for ecofriendly shielding in electronic and communication systems. Ni0.5Zn0.5Fe2O4 and MWCNT composite NPs are uniformly dispersed in a molten paraffin binder and impregnated into hemp fabrics. The magnetic NPs are synthesized via the microwave-assisted combustion method. The EM parameters of the resulting structure are determined in the X-band using experimental scattering data and the Nicholson–Ross–Weir method. Absorption performance is evaluated based on varying weight ratios of magnetic NPs and MWCNTs, with an emphasis on impedance matching. The results indicate that combining dielectric and magnetic components significantly enhances absorption. A maximum reflection loss of −72.42 dB and a 3.81 GHz bandwidth (covering over 90.71% of the X-band) are achieved at 10.08 GHz. Increasing Ni-Zn content shifts the resonance to higher frequencies. This sustainable, flexible composite shows strong potential for electromagnetic interference shielding, particularly in defense applications requiring radar invisibility.
AtıfScopus1WoS1OpenAlex1İncele - MakaleAçık Erişim2024Scopus SJRQ1Analysis of cascade vapor compression refrigeration system using nanorefrigerants: Energy, exergy, and environmental (3E)
Yilmaz, Metin; Cimsit, Canan; Keven, Arzu; Karaali, Rabi
Nanorefrigerants are considered the most efficient heat transfer fluids for improving heat transfer properties in the refrigeration and air conditioning equipment. For the first time in this study, energy, exergy, and environmental evaluation (3E) analyses were performed by the addition of different nanoparticles to a low GWP refrigerant pair such as R290/R1233ZDE in a cascade refrigeration system. CNT, CuO, and, TiO2 nanoparticles were added to the refrigerant. The effect of nanoparticles on the cascade refrigeration system was analyzed using a model based on density changes. A detailed thermodynamic analysis was performed of the cascade refrigeration system at different evaporator temperatures and mass ratios. The power consumption of the compressor decreases as the evaporator temperature increases for all types of nanoparticles, resulting in an increase in COP values. The analyses showed that CuO nanoparticles had the highest performance. It has been observed that the energy and exergy efficiency increase as compressor work decreases with increasing mass ratios in all nanorefrigerants. In addition, the results indicated that all nanorefrigerants emit lower monthly CO2 emissions compared to the pure refrigerants. The nanorefrigerants play a crucial role in reducing energy consumption and promoting environmental protection compared to traditional refrigerants.
AtıfScopus16WoS16OpenAlex17İncele - MakaleYalnız künye2023Scopus SJRQ1Electrical, Magnetic, Microstructural, and Characteristic Properties of Zirconium-Substituted Co0.5 Ni0.5 Zrx Fe2− x O4 Spinel Ferrite Nanostructures
Teber, Ahmet; Sarac, Mehmet F.
The effect of zirconium (Zr) substitution in nickel–cobalt ferrites, Co0.5Ni0.5ZrxFe2−xO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) produced by the hydrothermal method on the electrical, magnetic, microstructural and characteristic properties are reported. A secondary phase as tetragonal-ZrO2 phase in the crystal system is detected and have both M-type hexagonal and tetragonal nanocrystallites between 32 and 67 nm. Refined structural parameters using Rietveld analysis are carried out, resulting in lattice parameters, the unit cell volume, parameter ratios, and the crystallite size using the TOPAS refinement program. In addition, residuals for the RBragg factor and goodness of fit (χ2) value for each concentration are represented. The Rietveld analysis determines that the predicted and actual diffraction patterns are in accord. Furthermore, the Zr effect is presented in unit volume as seen by the drop in peak intensity that occurs (with the addition of Zr) due to the lattice tension. Moreover, the morphological analyses indicate that the shape transformed from agglomerated clusters to oval-shaped structures and a reduction in grain size. Fourier transform infrared (FT-IR) analysis in the range of 4000–450 cm−1 correlates with the presence of the hexagonal spinel ferrite structure. The dielectric parameters, such as the relative permittivity, tangent loss, and ac conductivity, are experimentally measured with the oscillation voltage level of 0.05 V in the frequency range of 0.1–10 MHz. The dielectric permittivities and tangent losses of the specimens decreased with an increment in frequency. Magnetic measurements reveal that the values of coercivity (Hc) have the propensity to increase relating to the zirconium concentration.
AtıfScopus2WoS3OpenAlex4İncele - Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Kahve çekirdeği ekstraktı ile selenyum nanopartikül üretimi
Pınar Baluken
Nanopartiküller, üstün özelliklerinden ve sunduğu birçok avantajdan dolayı günümüzde en çok çalışma yapılan alanlardan biri haline gelmiştir. Düşük maliyetli, toksik olmayan, çevre dostu ve üretilmesinde hiçbir kimyasal madde gerektirmeyen bir yeşil sentez yöntemi kullanılmaktadır. Yapılan bu çalışmada, yeşil kahve çekirdeğinden bazı biyoaktif bileşiklerinin ekstraksiyonunda Box-Behnken deney tasarımı kullanılarak yanıt yüzey yöntemiyle optimize edilmiş ve optimize edilen koşullarda elde edilen ekstrakt kullanılarak mikrodalga destekli selenyum nanopartikül üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen selenyum nanopartiküllerin 350-400 nm arasında absorbans gösterdiği tespit edilmiştir. Nanopartiküllerin yüzey morfolojisi ve boyutu transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ile belirlenmiştir ve küresel yapılı yaklaşık 100 nm olan nanopartiküller üretilmiştir. FTIR analizi ile indirgemeye etki eden fonksiyonel gruplar belirlenmiştir. Ayrıca üretilen selenyum nanopartiküllerin amorf (düzgün olmayan) yapıda olduğu ve yüksek sıcaklıklarda stabilitesini koruyabildiği belirlenmiştir.
- Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Alternan bazlı çinko nanopartikül üretimi ve fonksiyonel etkilerinin belirlenmesi
Nur Yücel Kont
Yüzyılın teknolojisi niteliğine sahip ve insan yaşamı için gerekli her alanda kullanımı mevcut olan teknoloji nanoteknoloji olarak bilinmektedir. Moleküler düzeyde maddeleri inceleyen ve tasarımına imkân sağlayan bu bilim dalı yıllar geçtikçe gelişimine hız katmıştır. Nanoteknoloji fizik, mühendislik ve kimya gibi birçok alanı kapsayan bir bilim dalıdır. Bu bilim dalı sayesinde ortaya çıkan nanoyapılı malzemeler boyutlarından dolayı farklı ve yeni özellikler sergilemektedir. Bu çalışmanın amacı özgün bir mikrobiyal polisakkarit olan alternan kullanılarak fonksiyonel özelliklere sahip çinko nanopartikülleri üretimini gerçekleştirebilmek ve sonrasında nanopartiküllerin karakterizasyonu ve antioksidan, anti bakteriyel ve antifungal etkilerinin belirlenmesidir. Çinko oksit göstermiş olduğu farklı özelliklerinden dolayı sentezi yapılan ideal bir nanopartiküldür. Çinko oksit nanopartiküller toksik etki göstermemesi ve geniş alanlarda kullanmaya uygun olmasından dolayı oldukça dikkat çekmektedir. Alternan da çalışma grubumuz tarafından bir Lactobacillus suşu tarafından üretildiği gösterilmiş olan ve grubumuz tarafından sıklıkla çalışılan oldukça özgün bir polisakkarittir. Bu çalışma ile alternanın çinko nanopartikül üretiminde stabilizatör olarak değerlendirilebilme olanağı da incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda çinko oksit nanopartiküllerin üretimi sırasında alternan bazlı polisakkarit kullanılmasında herhangi bir sorun oluşturmadığı belirlenmiştir. Çinko oksit nanopartiküllere uygulanan FT-IR, DSC, XRD, TEM ve SEM ölçümlerinde nanopartikülün yüzey morfolojisinin, partikül boyutunun ve dağılımının normale uygun olduğu tespit edilmiştir. Yapılan XRD ölçümü ile birlikte ZnO nanopartikül yapıların kristal bir halde olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, nanopartikül, çinko oksit, alternan.
- MakaleAçık Erişim2019Scopus SJRQ2Antimony removal from aqueous solutions using magnetic nickel ferrite (NiFe 2 O 4 ) nanoparticles
Karcioğlu Karakaş, Zeynep; Boncukcuoğlu, Recep; Karakaş, İbrahim Hakkı
In this study, magnetic nickel ferrite (NiFe 2 O 4 ) nanoparticles were synthesized via microwave assisted combustion method and these particles were used as adsorbent for antimony removal. The most effective parameters for the removal efficiency are adsorbent dosage and temperature, while the impact of pH is insignificant. In order to determine the most suitable kinetic model, the compatibility of pseudo-first order, pseudo-second order and the intraparticle diffusion model was compared and the most suitable kinetic model was determined to be pseudo-second-order. Langmuir and Freundlich isotherms were assessed and the most suitable isotherm was observed to be Freundlich model.
AtıfScopus6WoS3OpenAlex6İncele - MakaleYalnız künye2017Scopus SJRQ2Adsorptive properties of As(III) from aqueous solution using magnetic nickel ferrite (NiFe2O4) nanoparticles: Isotherm and kinetic studies
Karcioğlu Karakaş, Zeynep; Boncukcuoğlu, Recep; Karakaş, İbrahim Hakkı
As(III) adsorption on NiFe2O4 nanoparticles were systematically investigated by controlling parameters such as stirring rate, pH, initial arsenic concentration, contact duration, temperature, and adsorbent dose. It was observed that the amount of adsorbed arsenic concentration is strongly depended on pH and temperature. The temperature and pH give rise to significant changes in the amount of adsorbed arsenic. As compared with Langmuir and Freundlich isotherms models, the latter is found to be well suited. Pseudo-first order, pseudo-second order, and intraparticle diffusion models were applied to adsorption equilibrium data obtained from the analysis of arsenic with diverse amount of initial concentration.
AtıfScopus12WoS13OpenAlex11İncele