Control of contact charging on polymers with organic charge-transfer complexes and quantum dots

Triboelektrik olarak da bilinen dokunma ile elektriklenme, iki yalıtkan malzeme birbirine temas ettiğinde ve ayrıldığında meydana gelir. Polimerlerde triboelektrik mekanizması ve yük sönümlenmesi mevcut bilimsel araştırmalarda hala bir gizemdir. Bununla birlikte, yüzeylerde statik elektrik birikimi ve sönümlenmesi birçok endüstri için zararlı olabilir. Örneğin, uyduların zarar gördüğü uzay endüstrisinde, toz ilaçların proses ve üretim süeçlerinde biriken statik elektrik ciddi bir sorundur ve MEMS cihazlarının triboelektriklenmeden muzdarip olduğu mikro elektronikte önemli ekonomik kayıplara neden olur. Şimdiye kadar, bu soruna ortak yaklaşım, endüstriyel uygulamaların çoğu için ideal olmayan yüksek iletken katkı maddeleri katkılanarak yüzeyleri iletken hale getirmektir. Bu tez, polimer yüzeyinin yüzey iletkenliğinde bir artış olmaksızın, polimerler üzerindeki temas yükleri için yeni ışık kontrollü sönümleme mekanizmalarını keşfetmek için araştırmalar sunmaktadır. Polimer yüzeylerin antistatik davranışı, organik yük transfer komplekslerinin (CTC) veya kuvantum noktalarının (CdSe, CdSe/ZnSe) katkılanmasıyla elde edilir. Çalışmanın ilk bölümünde, piren ve türevlerinden oluşturulan CTC'ler ve polidimetilsiloksan (PDMS) içine katkılı TCNQ'nun, Faraday kap ölçümleri ile izlendiği gibi, katkısız polimerlerdeki yük sönümlemesine kıyasla daha hızlı bir sönümleme gerçekleştirdiği bulundu. İkinci bir düzenekte, hekzan içindeki triboelektrik yüklü polimer boncukların şişelerine damlatılan CTC çözeltileri, boncukların düşme süresi ile boncukların daha hızlı yük sönümlemesini etkiledi. Hem katı numunelerde hem de hekzan iv içindeki boncuklarla, her bir CTC'nin aracılık ettiği polimer yük sönümlemesi için gereken süre, CTC'lerin yük transfer derecesi ile ilgilidir. Ek olarak, numuneler bir UV kaynağı tarafından uyarıldığında, ışıksız numunelere kıyasla yük azalmaları daha hızlı olmuştur. Teorik hesaplamalar, uyarım üzerine HOMO-LUMO aralığının azaldığını ve bu da tribo şarjların dağılmasını arttırdığını doğruladı. Verici ve alıcı kısımlar arasındaki hidrojen bağlarının PDMS'deki CTC morfolojisini değiştirdiği, bu da yükleme ve yük sönümleme davranışında farklılıklara neden olduğu bulundu. Oluşturulan CTCler UV-Vis, XRD, KPFM, ve SEM ile karakterize edildi. Bu tezin ikinci bölümünde, bu malzemelerin polimer yük sönümleme performansını test etmek için polimerlerde CdSe, CdSe/ZnSe kuantum noktaları (QD) katkılanmıştır. Sentezlenen ve oluşturulan QD ve QD-kompozitleri UV-Vis, XRD, TRF, SEM ve TEM ile karakterize edildi. Bu yeni malzeme seti, polimer kompozitlere benzersiz özelliklerini, yani ayarlanabilir bant boşluklarını ve nanokristallerdeki kuvantum hapsetme etkilerini getiriyor. Bu özellikler, yük dağılımına yeni kapılar açar; bunlardan biri, bant aralığı mühendisliği ile yarı iletkenlerdeki boşlukların ve elektronların uzamsal yer değiştirmesinin değiştirilmesiyle keşfedilmiştir. Bu çalışmada, yük transfer derecesi (CTC için) ve electron-boşluk lokalizasyonları (QD) gibi özelliklerinin kontrolünden etkilenen CTC'ler ve QD'ler ile katkılı polimerler üzerinde daha hızlı triboelektrik yük sönümlendiği gösterildi. Işık kontrollü uzaktan yük sönümlemenin diğer malzeme türlerine genişletilebileceği ve malzemelerin özelliklerine göre ince ayar yapılabileceği gösterildi. Polimerlerin yüzey iletkenliğini artırmayan, geleneksel olmayan katkı maddeleri içeren diğer olası ancak henüz keşfedilmemiş yük sönümleme mekanizmalarını ortaya çıkardı. Son olarak, bu bulguların, elektronik kaplamalar gibi malzemelerin antistatik ancak iletken olmaması gereken durumlarda faydalı olabileceğine ve ilham kaynağı olabileceğine inanıyoruz.