Manyetik Saçtırma ve Kimyasal Oksidatif Polimerizasyon Yöntemi İle Kontinü Olarak Elektrokromik Lif Eldesi

Abstract

Kromizm, çeşitli fiziksel etkiler altında (ısı, ışık, elektrik akımı gibi) moleküler yapının değişmesi sonucu renkte meydana gelen tersinir değişim anlamına gelmektedir. Elektrokromik özellik içeren bir malzemenin bir elektrik potansiyeli (örn.-1.5/+1.5 aralığında gidip gelmek) uygulaması esnasında renk değiştirmesine ise elektrokromizm denmektedir. Kromik yani renk değiştiren yapıların bilinen en yaygın uygulaması güneş gözlükleri camlarıdır. Daha sonraları bunu akıllı camlar ve aynalar ile display uygulamalar takip etmiştir. Arabalarda arkadan gelen ışıkla sürücünün rahatsız olmasını önlemek için dikiz aynalarında ve binalarda hem gelen güneş ışığı seviyesinin ayarlanması hem de aşırı ısınmayı engellemek amacı ile pencere camlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Tekstil uygulamalarında ise tıbbi ve askeri alandaki uygulamaları ile karşımıza çıkmaktadır. Optiksel değişkenlik durumlarına göre elektrokromik materyaller optik geçişli metal oksitler (In2O3,WO3, vb), bipiridilyum tuzları (viologenler), prusya mavisi sistemleri, polianilin (PANi), poli 3,4 propilendioksipirrol (PProDOP) gibi konjuge polimer yapılardır. Elektrokromik yapılar genel olarak beş ile yedi katmandan oluşmaktadır. Prensip olarak elektrokromik cihazlarda sabit katman yüzey üzerine elektrokromik iletken bir polimer kaplanmasıyla yeni bir katman oluşturulur. Elektrik potansiyel bu iletken katman üzerinden verilmektedir. Bu iletken katman üzerine iyonlarına ayrılan bir elektrolit madde kaplandıktan sonra tekrar elektrokromik malzeme kaplanır ve en üste tekrar iletken ve transparan malzeme olarak genellikle indiyum kalay oksit (In2O3, ITO) kaplanarak sandviç yapı tamamlanmaktadır. İletken katmanlara verilen potansiyel fark, elektrokromik malzemenin üzerinden geçerken yükseltgenme ve indirgenme reaksiyonlarının derecesine göre polimerde renk değişimi meydana gelmektedir. Bu projede elektrokromik yapının tekstil lifi üzerinde oluşturulması ile elektrokromik tekstil yapısı eldesi üzerine çalışılmıştır. Proje kapsamında elektrokromik yapının poliamid (PA) tekstil lifinin üzerinde oluşturulması hedeflenmiş ve bu hedef doğrultusunda lifin önce plazma (magnetron sputtering) ardından yaş kimyasal yöntemler ile kesintisiz kaplanması için kontinü işlem akışını sağlayan bir sistem oluşturulmuştur. Bunun için iletken materyal olarak konjuge polimerler (PEDOT, polipirol), metal oksit olarak da indiyum kalay oksit (ITO) kullanılmıştır. Katmanların eldesinde ITO kaplama için magnetik saçtırma yöntemi, iletken polimerlerin kaplanması için de kimyasal oksidatif polimerizasyon yöntemi (sol-jel) uygulanan yöntemlerdir. Kaplama işlemlerinin kesintisiz olarak yapılabilmesi için projede kontinü işlem akışını sağlayacak bir sistem tasarımı yapılmış, tasarlanmış olan sistem ile plazma ve sol-jel işlemlerinin life kesintisiz olarak aplikasyonu ve kullanılan yöntemlerin kombinasyonu açısından çalışmanın bir benzerine literatürde rastlanmamıştır. Tekstil liflerine yapılan kimyasal kaplamaların karakterizasyonu için FTIR-ATR analizi ile filmlerin morfolojik karakterizasyonu için SEM analizleri yapılmıştır. Liflerin iletkenlik özellikleri (elektrokimyasal empedans spektroskopi) (EIS) ile ölçülmüştür.