Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Seda ERDÖNMEZ
Danışman: Zeynep Güven Özdemir
Özet:
Günlük
hayatımızın her alanında polimerlerden üretilmiş malzemelerle karşılaşmaktayız.
Paketleme ürünleri, elektriksel izolasyon malzemeleri, araba tekerlekleri,
yapıştırıcılar, su şişeleri gibi birçok ürün, polimerik malzemelerden
üretilmektedir. Polimerler keşiflerinden itibaren uzunca bir süre yalıtkan
olarak bilindiğinden, kullanım alanları da hep yalıtkanlığın arandığı
uygulamarla sınırlı kalmıştır. 1977 yılında ise, iletken polimerlerin keşfi ile
polimerlerin gelecekte pek çok uygulamada metallerin yerini alabileceği
düşünülmeye başlanmıştır. Bu motivasyonla araştırmacılar metallere kıyasla daha
ucuz, hafif, fiziksel ve kimyasal açıdan daha kararlı ve kolay işlenebilme
avantajlarına sahip iletken polimerler üretme üzerine odaklanmışlardır.
Özellikle
1980’li yılların sonlarından itibaren, iletken polimerler üstün elektriksel ve
optik özellikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle ışık yayan diyotlar (LED),
transistörler, entegre devreler vb. yarıiletken devre elemanlarında geniş bir
kullanım alanına sahip olmuştur. Ayrıca iletken polimerlerin şarj edilebilir
piller, akıllı camlar, güneş pilleri, sensörler gibi birçok uygulama alanı
bulunmaktadır.
Araştırmacılar, böylesi geniş bir uygulama alanına sahip
iletken polimer malzemelerin özelliklerini geliştirmek adına, son yıllarda
yoğun çalışmalar yapmaktadırlar. Özellikle iletken polimerlerin yapısal,
fiziksel, elektriksel ve optik özelliklerinin geliştirilmesi adına, farklı
katkı maddelerinin polimer yapısına eklenmesiyle elde edilen polimer kompozit
araştırmaları son yirmi yılda büyük hız kazanmıştır. Bu bağlamda, bu tez çalışmasında temel olarak üç farklı
iletken polimer (Politiyofen (PTh), Polipirol (PPy) ve Poliindol (PIn)) ve farklı
katkı maddeleri (Sodyum Meta Silikat, Boraks, Volkanik kayaç ve nano boyutlu
Tungstenoksit) ile polimer kompozitler hazırlanarak; polimerlerin elektriksel
parametrelerindeki değişimler detaylı olarak incelenmiştir.
Tez
çalışması iki aşamadan oluşmaktadır; ilk aşamada ticari olarak elde edilen
mikro boyutlardaki katkı maddeleri (Sodyum meta silikat, Boraks ve Van’daki bir
volkanik bölgeden toplanmış Volkanik kayaç) kimyasal polimerizasyon yöntemi ile
sentezlenmiş yukarıda belirtilen iletken polimerlere mekanik olarak
karıştırılarak kompozit yapılar elde edilmiştir. İkinci aşamada ise, katkı
maddesi hidrotermal sentez yöntemiyle nano boyutta sentezlenerek polimerlere
yine mekanik olarak karıştırılmıştır. Elde edilen kompozitlerin yapısal
özellikleri Taramalı Elektron Mikroskopisi ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi
Spektroskopisi ile belirlenmiştir. Ayrıca, ilk iki aşamada üretilen toz
halindeki kompozitler, hidrolik pres cihazıyla tablet formuna getirilerek
elektriksel özellikleri frekansa bağlı olarak empedans analizörü ile tespit
edilmiştir.
Sonuç
olarak, üretilen kompozitlerin dielektrik parametrelerinde önemli değişimler
gözlenmiştir. PTh-katkı kompozitlerinin dielektrik sabiti değeri saf PTh’ye
göre 1.2 ila 4.6 kat, PIn-katkı kompozitlerinin dilelektrik sabiti değeri saf
PIn’ye göre 1.3 ila 3.5 kat, PPy-katkı kompozitlerinin dielektrik sabiti değeri
saf PPy’ye göre 2.7 ila 50000 kat arasında artmıştır. Ayrıca PTh-mikro katkı
kompozitleri içinde yüksek dilelektrik sabiti gösteren örneklerin düşük
dielektrik kaybına sahip oldukları belirlenmiştir. Yüksek dielektrik sabiti ve
düşük dielektrik kaybına sahip malzemeler kondansatör uygulamaları için aranan
malzemelerdir. Bu bakımdan, yüksek dielektrik sabitine sahip ilgili
kompozitlerin kondansatör uygulamaları için uygun birer materyal olduğu söylenebilir.
Bunun yanı sıra, PIn ve PPy-katkı kompozitlerinde yüksek dielektrik sabiti
gösteren örneklerin yüksek dielektrik kayıp değerine sahip olduğu gözlenmiştir.
Bu özelliklerinden dolayı bu kompozitler ise dekuplaj kondansatör uygulamalarında
kullanılabilir. Ayrıca, hazırlanan kompozit malzemelerin
iletkenliklerinde de önemli değişimler belirlenmiştir. İletkenlikteki en önemli
etki PPy-%50VB kompozitinde gözlenmiştir. Bu kompozitin iletkenliği saf PPy’nin
iletkenliğine göre yaklaşık 1510 kat artmıştır. Bunun dışında, diğer
kompozitlerin iletkenliklerinde de 1 ila 640 kat arasında artış gözlenmiştir.
Bu açıdan, ilgili kompozitlerin, yüksek iletkenliğin arandığı polimer
uygulamalarında kullanılabileceği düşünülmektedir.