Süperamfifobik esnek sensör tasarlanması ve üretilmesi

Hızla gelişen teknoloji geleneksel üretimde kullanılan tek fonksiyonlu malzemeler yerine farklı fonksiyonel özellikleri bünyesinde barındıran malzemeleri gerekli kılmaktadır. Tekstil malzemelerinde, lif ve polimerlerde biouyumluluk, antibakteriyel, antistatik, iletken özellikler ile fonksiyonları geliştirecek birçok yöntem bulunmaktadır. Çok fonksiyonlu tekstil malzemelerinin geliştirilmesi ile yeni uygulama alanları da ortaya çıkmıştır. Akıllı tekstiller medikal, savunma, endüstriyel ve çevresel olmak üzere çeşitli alanlarda kullanılmaktadırlar. Akıllı tekstiller sensör ve giyilebilir elektronikler geliştirilmesinde de kullanılmaktadırlar. Teknolojideki son gelişmeler esnek ve gerilebilen sensörlerin geliştirilmesini gerektirmiştir ve sensörlerin hassasiyetini kaybetmeden esnekliğini arttırma üzerine tamamlanmış ve devam eden çok sayıda araştırma bulunmaktadır. Esnek malzemeler, giyilebilir sensörler için çok çeşitli uygulamalar sağlar. Doğrusal olmayan yüzeylere uyma yetenekleri, elastikiyetleri, stres ve gerinim kuvvetleri altında dayanıklılıkları ve eğilme direnci, sensör alt tabakaları olarak esnek malzemelerin tercih edilmesinin nedenlerinden bazılarıdır. Giyilebilir esnek sensörler için esnek alt tabakalar, insan derisi üzerindeki uygulamalarla uyumlu olmalıdır. Bu tez çalışmasında, tekstil ve polimer yüzeylerde su ve yağ itici özelliklere sahip esnek sensörler tasarlanması öngörülmüştür. Süperamfifobik özellik kazandırarak sensörlerin onların yağmur, yağ sızıntısı, korozyon gibi dış etkenlere karşı dayanıklılığını arttırmak hedeflenmiştir, böylece hassasiyeti azaltmadan dayanıklılık ve uzun yaşam süresi sağlanması hedeflenmiştir. Bu çalışmada farklı yüzeyler üzerine esnek sensör tasarlanması ve üretilmesi ve üretilen sensörlere su ve yağ itici özellik kazandırılması üzerine araştırmalar yapılmıştır. Optimal seviyede esneklik için pamuk ve TPU bazlı substrat malzemeler kullanılmış, karbon bazlı (grafit, grafen, katod atık malzemesi) ve polimer bazlı (PEDOT:PSS) iletken mürekkepler farklı konsantrasyonlarda hazırlanmış, doctor blade ve sprey kaplama metodları ile mürekkepler substrat yüzeylerine uygulanmış, elde edilen elektrot su ve yağ itici dispersiyonlarla kaplanarak sonuçlar analiz edilmiştir. Üretilen elektrotlar morfolojik ve elektriksel özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. Sonuçlar, grafenin uygulanan mürekkepler arasında en iyi iletkenliğe sahip olduğunu ve mürekkep dağılımındaki karbon bazlı malzemelerin konsantrasyonu ve uygulanan katman sayısı arttıkça sonuçların iyileştiğini göstermiştir. Tekstil uygulamalarında hidrofobik ve oleofobik kaplamalarda kullanılan bir florokarbon dispersiyon olan Tubiguard, ZnSt ve SiO2 ile karıştırıldı ve sonuçlar, hidrofobik özelliklerin büyük ölçüde iyileştirildiğini ve oleofobik özelliklerin de bir miktar gelişme gösterdiğini göstermiştir. Saf haliyle hidrofilik bir malzeme olan pamuk substrat, TPU substratına kıyasla kaplamalar uygulandıktan sonra daha iyi amfifobik özellikler göstermiştir. Pamuklu kumaşın ştapel lifleri, amfifobik özelliklerini iyileştirmeye yardımcı olan kaplamaların uygulanmasıyla mikro hiyerarşik yapılar olarak işlev görerek, su ve yağ iticiliği artırmıştır. Genel olarak bu çalışmada kullanılan malzemeler ve uygulanan yöntemler, maliyetleri optimum seviyede tutmayı ve ticari uygulamalar için elektrotların seri üretimine izin vermeyi amaçlamaktadır ve sonuçlar hedefe ulaşılabilir olduğunu göstermiştir.