Parilen-C tabanlı piezoelektrik malzemelerin diielektrik özelliklerinin incelenmesi

Günümüzdeki teknolojik gelişmeler, elektrik enerjisinin günlük hayatta kullanımını önemli ölçüde artırmış ve bu durum elektrik enerjisinin depolanmasıyla ilgili uygulamaları kritik bir araştırma konusu haline getirmiştir. Dielektrikler, enerji depolamaya uygun malzemeler oldukları için, bu malzemelerin dielektrik özelliklerinin anlaşılması büyük önem taşımaktadır. Piezoelektrik bir polimer olan Parilen-C, üstün elektriksel, fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle bu uygulamalar için potansiyel bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Literatürdeki çalışmalarda polimer malzemelere genellikle seramik, oksit, metal malzemeler katkılanarak dielektrik özelliklerinin artırılması amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında ise, Parilen-C polimeri kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle sentezlenmiş ve ağırlıkça çeşitli oranlarda poliüretan (PU), poli (metil metakrilat) (PMMA) ve aktif karbon katkısı eklenerek üretilen kompozitlerin dielektrik özellikleri incelenmiştir. Kompozitlerde kullanılan malzemelerin saf veya başka malzemelerle katkılanmış numunelerinin dielektrik özelliklerini inceleyen çalışmalar mevcut olsa da bu tez çalışmasında üretilen kompozitlerin dielektrik özelliklerini inceleyen bir çalışma mevcut değildir. Üretilen numunelerin dielektrik özellikleri 1-10 MHz frekans aralığında incelenmiştir. Numunelerin kapasitans, tanjant kaybı, empedans, direnç ve reaktans değerleri empedans analizörü kullanılarak ölçülmüş, dielektrik geçirgenlik ve dielektrik kayıplar hesaplanmıştır. Daha sonra numuneler polarize edilerek dielektrik özellikleri yeniden ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda, malzemelerin ölçüm yapılan frekans aralığında rezonans frekansları ve bu frekanslarda gösterdiği tepkiler gözlemlenmiş, malzemenin rezonans frekansından yüksek frekans değerlerinde indüktif davranış sergilediği görülmüştür. Yapılan katkılamalar ile rezonans frekansında artma ve azalma yönünde değişimler görülmüştür. Polarizasyon işleminden sonra bazı numunelerde dielektrik geçirgenlik değerlerinde artışlar gözlemlense de dielektrik kayıp değerlerindeki artışlar çok daha fazladır. Dielektrik geçirgenlik değeri rezonans frekansı bölgesinde polarizasyon işleminden sonra en fazla 5,58 kat artış göstererek en yüksek 246 değerini almış, dielektrik kayıp değerleri ise bazı numunelerde 20.000 kat artarak 5000'e kadar ulaşmıştır. Dielektrik kayıp değerleri rezonans frekansına yaklaştıkça arttığı için, bu durum metamalzemelerin uygulamaları için gereken kayıp değerlerinden daha yüksek kayıplar elde edildiğini göstermektedir. Malzemenin gösterdiği kapasitif ve indüktif davranış empedans, direnç ve reaktans grafiklerinde de gösterilmiştir. Direnç ve reaktans değerleri kullanılarak Cole-Cole grafikleri oluşturulmuş ve malzemenin dağılımı ve yapısal özellikleri hakkında analizler yapılmıştır. Malzemelerin tam bir yarım daire gösterdiği görülmüş, dielektrik gevşeme dağılımının ölçüsü olan α değerleri hesaplanarak numunelerin homojenlik düzeyi hakkında kıyaslamalar yapılmıştır.