Date

2020-09-01

Author

Dal, Hüsnü
Ünlü, Mehmet

Metadata

Show full item record

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Item Usage Stats

192
views

0
downloads

Cite This

Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) ve nanoelektromekanik sistemler (NEMS) yasadıgımız çagdas dünyanın vazgeçilmez bir unsuru olmuslardır, ve kullanım alanları göz önüne alındıgında, sahip oldukları önem gittikçe artmaktadır. Gün geçtikçe boyut olarak daha küçük, ömür olarak daha dayanıklı olarak üretilmesi gereken bu sistemlerin karakteristik boyutu nanometre ölçegine yaklasmaktadır. Mikrometre ve nanometre ölçek boyutlarında, klasik katı mekanigine dayalı kiris, plaka vb. teorileri geçerliligini yitirmekte, malzemenin esneklik modülü, dayanım, vb. birçok elastik parametresini degistiren boyut etkisi söz konusu olmaktadır ? örnegin genel prensip olarak, bu seviyelerdeki küçük olan yapılar, makro ölçekteki yapılara göre daha güçlüdür. Bu etki Hall-Petch etkisi olarak bilinmektedir. Dolayısıyla küçülen ve karakteristik boyutu tane büyüklügü mertebesine yaklasan MEMS ve NEMS yapıların elastik davranısını açıklamak için yüksek mertebe teorilerin kullanılması gerekliligi ortaya çıkmaktadır. Bu projede MEMS ve NEMS?lerde en çok kullanılan malzemelerden birisi olan altın için, ilgili kapsamda yapılan deney sonuçları dikkate alınarak, boyut etkisini dikkate alarak elastik davranısı daha dogru, tam ve eksiksiz olarak modelleyen yüksek mertebe sürekli ortam (continuum) teorileri ve bunlara baglı olarak bir sonlu elemanlar kodu gelistirilmistir. Ilgili çalısmalar yardımıyla altın malzemeden yapılmıs bir MEMS/NEMS anahtar yapısı da gelistirilmistir. Daha önce literatürde NEMS ve MEMS yapılar boyut etkisini tasarım asamasında dikkate alan bir çalısma gerçeklestirilmemis olup bu çalısma, niteligi itibariyle bir ilktir. Bu amaca ulasmak için tanecik boyutu ve karakteristik boyutu degisken parametreler olarak seçilerek, çesitli altın mikroyapılar üzerinde bükme testleri gerçeklestirilmistir. Daha sonra elde edilen sonuçların, son zamanlarda dogrulugu kanıtlanmıs yüksek mertebe teorilerinden olan gerinim gradyantı (strain gradient) ve eslenik gerilme (couple stress) teorileri için uyumlulugu arastırılmıs, ilgili gerinin gradyanı teorisi kullanılarak altın için boyut parametresi ve elastik parametreler bulunmustur. Ilgili sonuçlar, proje kapsamında gene literatürde bir ilk olarak gelistirilmis olan yüksek mertebe sonlu plak elemanlar kodu ile dogrulanmıstır. Yukarıda da bahsedildigi gibi yüksek mertebe sürekli ortam teorileri, altın mikroyapılar için ilk defa arastırılmıs ve deneyler yardımıyla dogrulama çalısmaları yapılmıstır. Bu çalısmalar, klasik elastisite kuramına ek olarak malzeme modeline giren ölçek boyut sabitlerinin de elde edilmesini saglamıstır. Gelistirilmis olan matematiksel model ve sonlu elemanlar kodu, altın malzemesinin mikron seviyesindeki elastik davranısını yüksek mertebe sürekli ortam teorileriyle inceleyen ilk çalısma olmustur. Ayrıca ilgili çalısmalar sonunda ortaya çıkan anahtar yapısı, yüksek mertebe modellerine dayanması itibariyle de bir ilktir. Bu nedenle, ilgili projenin bilimsel ve teknolojik olarak yüksek bir özgün degere sahip oldugu düsünülmektedir. Gelistirilecek olan hesaplamalı (sonlu elemanlar analizi yoluyla) modeller altın mikroyapıların yanısıra kristal yapılı malzemelerden üretilen MEMS ve NEMS?lerin tasarım asamalarını büyük ölçüde iyilestirecektir. Tasarımcılar ihtiyaçları dogrultusunda bu tip MEMS ve NEMS?lerin boyut ve dayanım özelliklerini eniyileyebilieceklerdir. Ayrıca elastik ve plastik etkiler içeren üretim asamaları daha verimli ve etkin hale gelebilecektir.

Subject Keywords

altın (au) mikroyapılar, mems, nems, rf-mems anahtarları, mikroplaklar, yüksek mertebe katı mekanigi

URI

https://hdl.handle.net/11511/95903

Collections

Department of Mechanical Engineering, Project and Design