Nanopartikül katkılı polimer yüzeylerin iletkenlik özelliklerinin optimizasyonu

Abstract

Elektriksel iletkenlik, modern malzeme biliminin en önemli özelliklerinden biridir ve özellikle elektronik, sensör teknolojisi ve enerji depolama sistemleri gibi uygulama alanlarında öne çıkmaktadır. Geleneksel iletken malzemeler genellikle metaller olarak tariflenmektedir; fakat bu malzemelerin esneklik, hafiflik ve işlenebilirlik gibi bazı özelliklerde yetersiz kalmasından dolayı, polimer tabanlı iletken malzemeler büyük bir ilgi görmeye başlamıştır. Son yıllarda, polimerlerin elektriksel iletkenlik kazandırılmasında nanopartiküllerin katkısının potansiyeli geniş bir şekilde araştırılmıştır. Nanopartikül takviyesi, polimer matris içerisinde homojen bir dağılım sağlayarak, elektron transferini kolaylaştırmakta ve bu sayede polimerin genel iletkenliğini önemli ölçüde arttırmaktadır. Bu gelişmeler hem polimer bilimi hem de polimer malzemelerin önemli ölçüde kullanıldığı tekstil sektöründe yeni ürün ve fonksiyonelliklerin sağlanmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışmada nano boyutlardaki; baryum titanat, nikel oksit, demir oksit, grafen ve çok duvarlı karbon nanotüpler polibütilen teraftalat ve polietilen teraftalat matrisler içerisine homojen bir şekilde dahil edilmiştir. Elde edilen polimer nanokompozitler sentetik iplik üretim metotlarında da kullanılabilecek çeşitli oranlar ile polietilen teraftalat içerisine homojen şekilde dozajlanmış ve polimer yüzeyler elde edilmiştir. Elde edilen yüzeylerin başta elektriksel iletkenlikleri araştırılmış ve karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, tez çalışmasında üretimi gerçekleştirilen polimer nanokompozit malzeme örneklerine ait yüzey özdirenci değerleri 105 -1012 ohm/s aralığında değişen değerlerde olduğu gözlemlenmiştir.

Electrical conductivity is one of the most important features of modern materials science and stands out especially in application areas such as electronics, sensor technology, and energy storage systems. Traditional conductive materials are usually described as metals; however, due to the shortcomings of these materials in certain properties such as flexibility, lightness, and processability, polymer-based conductive materials have started to attract significant interest. In recent years, the potential contribution of nanoparticles in imparting electrical conductivity to polymers has been extensively researched. Nanoparticle reinforcement provides a homogeneous distribution within the polymer matrix, facilitating electron transfer and thereby significantly enhancing the overall conductivity of the polymer. These developments offer opportunities in both polymer science and the textile sector, where polymer materials are used extensively, enabling the provision of new products and functionalities. In this study, nanoparticles, such as barium titanate, nickel oxide, iron oxide, graphene, and multi-walled carbon nanotubes, have been homogeneously incorporated into polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate matrices. The resulting polymer nanocomposites were homogeneously dosed into polyethylene terephthalate in various ratios suitable for synthetic yarn production methods, and polymer surfaces were obtained. The electrical conductivity of the obtained surfaces was primarily investigated, and characterization studies were conducted. In conclusion, the surface resistivity values of the polymer nanocomposite material samples produced in the thesis study were observed to vary in the range of 105 - 1012 ohm/s.