Pedot iletken polimeri ile buhar fazında kaplanmış pamuk ve poliester kumaşların sensör uygulamaları için özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu tez, giyilebilir teknolojilerde kullanılmak üzere farklı kumaşların PEDOT ile kaplanarak iletken hale getirilmesi ve gerinim sensörü olarak potansiyellerini incelemeyi amaçlamaktadır. PEDOT üretiminde Buhar Fazında Polimerizasyon (VPP) yöntemi seçilmiş, yüksek iletkenlik sağlamak için çok yönlü bir teknik olduğu görülmüştür. Özellikle yeni tasarlanan polimer kabini sayesinde, PEDOT kaplamanın kumaş yüzeyine homojen bir şekilde uygulanması mümkün olmuş ve tüm kumaş türlerinin başarılı bir şekilde iletken hale getirilebileceği gösterilmiştir. Bu çalışmada, PEDOT iletken polimeri; pamuk, poliester ve poliester/pamuk karışımı kumaşlar üzerine kaplanmış, iletkenlik ve sensör performansları test edilmiştir. PEDOT kaplaması ile kumaşlar düşük direnç, yüksek iletkenlik ve çevresel dayanıklılık göstermiştir. Gerinim sensörlerinde doğrusal olmama ve histerezis gibi sorunların önüne geçmek için kumaşlar poliüretan ile kaplanmış ve bu kaplama, sensörlerin esnekliğini artırarak gerilme sonrası orijinal durumuna dönmesini sağlamıştır. Ayrıca, gösterge faktörü %5 ve %10 gerilmelerde yaklaşık 10 olarak hesaplanmıştır. Deneyler, 50 mm/dk çekim hızının sensör performansı için en uygun hız olduğunu, artan çekim hızlarının histerezisi artırarak doğrusallığı azalttığını göstermiştir. SEM analizleri ise poliüretan kaplamasız kumaşların, gerilme altında çatlaklar ve kırıklar oluşturduğunu, bu durumun düzensiz direnç değişimlerine yol açtığını ortaya koymuştur. Poliüretan kaplama ile bu deformasyonların önüne geçilmiş ve sensörlerin uzun vadeli performansı iyileştirilmiştir. Bu çalışmanın bulguları, akıllı tekstil ve giyilebilir sensör teknolojilerinde PEDOT kaplı kumaşların kullanım potansiyelini göstermektedir. Gelecek çalışmalar için farklı kaplama ve polimer materyalleriyle yapılacak araştırmaların, sensör performansını daha da iyileştirebileceği öngörülmektedir. Bu tez, giyilebilir sensörlerde kullanılacak dayanıklı, esnek ve çevre dostu tekstil yüzeylerinin geliştirilmesine katkıda bulunmayı hedeflemektedir.This thesis aims to investigate the potential of using various types of fabrics coated with PEDOT through Vapor Phase Polymerization (VPP) as strain sensors for wearable technologies. VPP was chosen as the PEDOT production method, proving to be a versatile technique for achieving high conductivity. The newly designed polymerization chamber has enabled uniform PEDOT coating on fabric surfaces, demonstrating that all fabric types can be successfully made conductive.In this study, PEDOT conductive polymer was coated on cotton, polyester, and cotton/polyester blend fabrics, and their conductivity and sensor performance were tested. With PEDOT coating, fabrics showed low resistance, high conductivity, and improved environmental durability. To address issues such as non-linearity and hysteresis in strain sensors, polyurethane coating was applied to the fabrics, enhancing the elasticity of the sensors and allowing them to return to their original state after stretching. Additionally, the gauge factor was calculated to be around 10 at 5% and 10% strain levels. Experiments indicated that a pull rate of 50 mm/min is optimal for sensor performance, as increased pull rates were found to elevate hysteresis and reduce linearity. SEM analyses revealed that uncoated fabrics developed cracks and fractures under strain, leading to irregular resistance changes. Polyurethane coating helped prevent these deformations, thus improving the long-term performance of the sensors. The findings of this study highlight the potential of PEDOT-coated fabrics in smart textiles and wearable sensor technologies. Future research involving various coating and polymer materials is anticipated to further enhance sensor performance. This thesis contributes to the development of durable, flexible, and eco-friendly textile surfaces suitable for wearable sensors.