TÜBİTAK DESTEKLİ 2209-A ÖĞRENCİ ARAŞTIRMA PROJESİ
Atık Camdan Gözenekli Cam-Seramik Taşıyıcıların Geliştirilmesi: Sürdürülebilir ve Biyomimetik Yaklaşım
Bu çalışma, TÜBİTAK tarafından desteklenen 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı kapsamında yürütülen bir araştırma projesidir. Proje; atık cam tozlarının yeniden değerlendirilerek yüksek yüzey alanına, düşük yoğunluğa ve biyomimetik gözenek mimarisine sahip cam-seramik taşıyıcıların geliştirilmesini amaçlamaktadır.
Destek ProgramıTÜBİTAK 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı
Proje Yürütücüsü
Necati Alp Arda Babacan
Araştırmacılar
Gizem Yılmaz
Pınar Bıçakcı
Tuana Elif Çiftçi
Aynur Kacıroğlu
Akademik Danışman
Dr. Öğr. Üyesi Yunus Emre Benkli
Yürütüldüğü KurumAtatürk Üniversitesi
Projenin Amacı
Araştırmanın temel amacı, atık cam tozlarını çevre dostu, düşük maliyetli ve fonksiyonel gözenekli cam-seramik malzemelere dönüştürmektir. Projede nişasta ve PMMA gibi gözenek oluşturucu katkılar kullanılarak kemik-benzeri, çok ölçekli ve kontrollü gözenek yapısına sahip taşıyıcı malzemelerin geliştirilmesi hedeflenmektedir.
Bilimsel Gerekçe
Gözenekli cam-seramikler; hafiflik, yüksek yüzey alanı, kontrollü porozite ve biyouyumluluk gibi
özellikleri nedeniyle biyomalzeme, filtrasyon ve kataliz uygulamaları için önemli bir malzeme grubudur.
Ancak bu tür malzemelerin üretimi çoğu zaman yüksek enerji tüketimi ve maliyet gerektirmektedir.
Atık camın hammadde olarak kullanılması, hem çevresel atık yükünü azaltmakta hem de sürdürülebilir
ve yerli bir ileri malzeme üretim yaklaşımı sunmaktadır.
Proje, atık cam esaslı karışımlarda gözenek oluşturucu türü, katkı oranı ve sinterleme koşullarının birlikte optimize edilmesiyle kemik-benzeri gözenek mimarisine sahip cam-seramik taşıyıcıların üretilebilirliğini araştırmaktadır.
Proje, atık cam esaslı karışımlarda gözenek oluşturucu türü, katkı oranı ve sinterleme koşullarının birlikte optimize edilmesiyle kemik-benzeri gözenek mimarisine sahip cam-seramik taşıyıcıların üretilebilirliğini araştırmaktadır.
Anahtar Kelimeler
Atık Cam
Gözenekli Cam-Seramik
Biyomimetik Yapı
Döngüsel Ekonomi
Sürdürülebilir Malzeme
Araştırma Sorusu ve Hipotezler
Araştırma sorusu:
Atık cam esaslı karışımlarda gözenek oluşturucu türü ve oranı ile sinterleme koşulları birlikte optimize edildiğinde, kemik-benzeri çok ölçekli gözenek yapısına ve uygun mekanik özelliklere sahip malzemeler üretilebilir mi?
Temel hipotezler:
Atık cam esaslı karışımlarda gözenek oluşturucu türü ve oranı ile sinterleme koşulları birlikte optimize edildiğinde, kemik-benzeri çok ölçekli gözenek yapısına ve uygun mekanik özelliklere sahip malzemeler üretilebilir mi?
Temel hipotezler:
- PMMA oranı arttıkça toplam gözeneklilik artar; yoğunluk ve dayanım azalabilir.
- Uygun sinterleme sıcaklığı ve süresi, gözenek duvarlarının kararlılığını koruyarak optimum dayanım sağlayabilir.
- Hiyerarşik mikro-makro gözenek yapısı, taşıyıcı malzeme olarak biyouyumluluk ve akış özelliklerini iyileştirebilir.
Yöntem ve Deneysel Yaklaşım
Çalışma; hammadde hazırlığı, şekillendirme, sinterleme, karakterizasyon ve veri analizi olmak üzere
deneysel temelli bir araştırma tasarımına dayanmaktadır.
| Aşama | Uygulama |
|---|---|
| Hammadde hazırlığı | Atık camların öğütülmesi, elenmesi ve nişasta/PMMA katkılarıyla karıştırılması |
| Şekillendirme | Karışımların tek eksenli hidrolik pres ile disk numune formuna getirilmesi |
| Sinterleme | 650–900 °C aralığında kontrollü sıcaklık ve süre kombinasyonlarının uygulanması |
| Karakterizasyon | Yoğunluk, porozite, XRD, SEM, basma dayanımı ve taşınım özelliklerinin incelenmesi |
| Veri analizi | ANOVA, çoklu regresyon ve korelasyon analizleri ile optimum üretim koşullarının belirlenmesi |
Beklenen Çıktılar
- Atık camdan üretilmiş, düşük maliyetli ve gözenek yapısı kontrol edilebilir cam-seramik prototipleri.
- Gözenek oluşturucu türü, katkı oranı ve sinterleme sıcaklığı arasındaki ilişkinin ortaya konulması.
- Biyomimetik taşıyıcı veya filtrasyon uygulamalarına uygun örnek numunelerin geliştirilmesi.
- Ulusal veya uluslararası hakemli dergide makale hazırlığı ya da bildiri sunumu.
- TÜBİTAK 2209-B, 1002 veya BAP projeleri için deneysel altlık oluşturulması.
Çalışma Takvimi
| Tarih Aralığı | Faaliyet |
|---|---|
| 02.02.2026 – 27.02.2026 | Atık camların hazırlanması, öğütme, elek analizi ve deney planının oluşturulması |
| 02.03.2026 – 03.04.2026 | Karışımların hazırlanması ve presleme parametrelerinin optimize edilmesi |
| 06.04.2026 – 03.07.2026 | 650–900 °C aralığında sinterleme deneylerinin yürütülmesi |
| 06.07.2026 – 31.07.2026 | Yoğunluk, açık/toplam porozite ve su emme testleri |
| 03.08.2026 – 04.09.2026 | SEM, XRD ve görüntü analizleriyle gözenek dağılımının belirlenmesi |
| 07.09.2026 – 02.10.2026 | Basma dayanımı ve mikrosertlik testleri |
| 05.10.2026 – 30.10.2026 | Filtrasyon, difüzyon veya geçirgenlik performans deneyleri |
| 02.11.2026 – 31.12.2026 | ANOVA, korelasyon, regresyon ve optimizasyon çalışmaları |
| 04.01.2027 – 29.01.2027 | Bulguların sentezlenmesi, grafik ve tablo görselleştirmeleri, genel değerlendirme |
Risk Yönetimi
| Olası Risk | Alınacak Tedbir |
|---|---|
| Sinterleme sırasında çatlak veya deformasyon oluşması | Isıtma hızı düşürülecek, gerekirse sinterleme sıcaklık aralığı daraltılacaktır. |
| Homojen karışım elde edilememesi | Karışım süresi artırılacak, gerekirse etanol ortamında karıştırma uygulanacaktır. |
| İstatistiksel verilerin anlamlı çıkmaması | Tekrarlı deney sayısı artırılacak ve varyans analizi yeniden yapılacaktır. |
| Numune dayanımının düşük çıkması | Gözenek oluşturucu oranı düşürülecek veya sinterleme süresi artırılacaktır. |
Araştırma Olanakları
Yüksek Sıcaklık FırınıKontrollü sinterleme
Tek Eksenli Hidrolik PresDisk numune üretimi
Basma Test ÜnitesiMekanik dayanım analizi
Yoğunluk Ölçüm SistemiArşimet yöntemiyle porozite ve yoğunluk
SEM-EDS-XRDMikroyapı, faz ve elementel analiz
Yaygın Etki
Proje; atık camların ileri malzemeye dönüştürülmesi, çevresel atık yükünün azaltılması ve döngüsel ekonomi
bilincinin güçlendirilmesi açısından önemli bir katkı sunmaktadır. Elde edilecek cam-seramik prototipleri,
filtrasyon ve biyomalzeme taşıyıcıları gibi farklı uygulamalara yönelik yeni araştırmalar için temel oluşturacaktır.
Ayrıca proje, öğrencilerin deney tasarımı, ileri malzeme karakterizasyonu ve istatistiksel veri analizi
konularında araştırma yetkinliği kazanmasına katkı sağlayacaktır.