Grafen oksit katkılı iplik geliştirilmesi

Abstract

Bu tezin amacı, giyilebilir elektroniklerde kullanılabilecek, grafen oksit esaslı ipliklerin geliştirilmesidir. Bu amaçla, grafitten, geliştirilmiş Hummers metoduyla sentezlenen grafen oksit, termoplastik üretan (TPU) ile birleştirilerek yaş çekim yöntemiyle, grafen oksit katkılı iplikler üretilmiştir. Grafen, yüksek yüzey alanı, üstün termal iletkenlik, yüksek elektron hareketliliği, yüksek Young modülü, mükemmel ışık geçirgenliği ve kimyasal stabilite gibi mükemmel mekanik, elektronik, termal, bariyer, optik ve kimyasal özelliklere sahip akıllı bir malzemedir. Literatürde, eksfoliasyon metodu ve kimyasal buhar biriktirme metodu (CVD) başta olmak üzere pekçok yöntemle üretilebilmektedir. Grafen oksit (GO), grafen tabakalarının oksijen içeren fonksiyonel gruplarla modifiye edilmiş bir formudur. Geliştirilmiş Hummers metodu, işlem kolaylığı, düşük maliyeti ve ölçeklendirilebilirliği nedeniyle, grafitten grafen oksit eldesi için en yaygın olarak kullanılan metotlardan birisidir. Tez çalışmasında, bağlayıcı polimer oranının, iğne çapının ve koagülasyon banyosunun, iplik üretimi ve özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, FT-IR analizi, kalınlık ölçümü, elektriksel iletkenlik ölçümü ve optik mikroskop analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen grafen oksit katkılı ipliklerin, elektriksel ve fiziksel özellikleri incelendiğinde, TPU oranı arttıkça, daha iyi iplik oluşumu gözlenmesine rağmen, TPU yalıtkan bir polimer olduğu için, elektriksel iletkenlik değerlerinde azalma olduğu görülmüştür. En yüksek iletkenlik değeri 3. Denemede elde edilmiştir (0,62 x 10-4 ±0,098 S/m). 5.Deneme'ye ait elektriksel iletkenlik değeri, en düşük olarak ölçülmüştür ve 0,42 x 10-4 S/m olarak elde edilmiştir. Elde edilen grafen oksit katkılı iplikler, uygun maliyetli, esnek, çevre dostu olması ve iletkenlikleri sayesinde, ileride, elektronik tekstillerle birleştirerek esnek/giyilebilir ürünlerin geliştirilmesinde, enerji üreten veya depolayan cihazlarda ve teknik tekstillerde kullanım alanı bulacaktır.The aim of this thesis is to develop graphene oxide added yarns that can be used in wearable electronics. For this purpose, graphene oxide synthesized from graphite by the improved Hummers method was combined with thermoplastic urethane (TPU) and graphene oxide yarns were produced by wet spinning method. Graphene is a smart material with excellent mechanical, electronic, thermal, barrier, optical and chemical properties such as high surface area, superior thermal conductivity, high electron mobility, high Young's modulus, excellent light transmittance and chemical stability. In the literature, it can be produced by many methods, especially the exfoliation method and chemical vapor deposition method (CVD). Graphene oxide (GO) is a form of graphene sheets modified with oxygen-containing functional groups. The improved Hummers method is one of the most widely used methods for obtaining graphene oxide from graphite due to its ease of processing, low cost and scalability. In the thesis study, the effects of binder polymer ratio, needle diameter and coagulation bath on yarn production and properties were examined. For this purpose, FT-IR analysis, thickness measurement, electrical conductivity measurement and optical microscope analyzes were carried out. As a result, when the electrical and physical properties of the developed graphene oxide added yarns were examined, it was observed that as the TPU ratio increased, although better thread formation was observed, there was a decrease in the electrical conductivity values since TPU is an insulating polymer. The highest conductivity value was obtained in the 3rd trial (0.62 x 10-4 ±0.098 S/m). The electrical conductivity value of the 5th Trial was measured as the lowest and was obtained as 0.42 x 10-4 S/m. The resulting graphene yarns, thanks to their cost-effectiveness, flexibility, environmental friendliness and conductivity, will find use in the development of flexible/wearable products, devices that produce or store energy, and technical textiles by combining them with electronic textiles in the future