Bazı mezojenik/nonmezojenik sıvı kristal karışımların termal ve optiksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermal and optical properti̇es of some mesogenic/nonmesogenic liquid crystal mixtures
Yazar: SİNAN DİNDAR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA OKUMUŞ
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Sıvı kristaller katıların düzenli halini ve sıvıların akışkan halini birlikte gösterdiğinden teknolojik uygulamalarda oldukça ilgi çekici maddelerdir. Keşfi yüzyıl öncesine dayanmasına rağmen teknolojik ve endüstriyel anlamda kullanımı yenidir. Günümüzde birçok sıvı kristal karışım sentezlenmiştir ve sentezlenmeye de devam edilmektedir. Bu tez çalışmasında da nonmezojenik olan 4-Aminobenzoik asit (4ABA) ve 3-Aminobenzoik (3ABA) asitleri ile mezojenik 4-(Oktiloksi)benzoik asit (8OBA)'in karışımları üzerinde çalışılmıştır. Değişik oranda sıvı kristal karışımlar üretilmiş ve üretilen sıvı kristal karışımların sıvı kristalik özellikleri incelenmiş ve karakterizasyonu yapılmıştır. Karışımların termal analizleri için Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılmıştır. Faz geçiş sıcaklıkları ve entalpileri gibi önemli özellikler tayin edilmiştir. Karışımların mikro yapı özellikleri X-Işınları Difraksiyonu (XRD) ile incelenmiştir. Kimyasal bağ durumları FTIR analizleriyle belirlenerek yorumlanmıştır. Karışımların sıvı kristalik faz tayini Polarize Optik Mikroskop (POM) ve DSC ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre karışımlarının termal analizlerindeki faz geçişleri ve faz yapıları üretilen malzemelerin sıvı kristalik özellik gösterdiği anlaşılmıştır. DSC analizinde görülen geniş nematik alan aralığı özellikle teknolojik ve endüstriyel anlamda kullanılan sıvı kristallerde tercih edilen bir özelliktir. Karışımların ısıtma oranına bağlı faz geçiş sıcaklıkları ölçüldüğünde ısıtma oranı arttıkça faz geçiş sıcaklıkları çok az miktarda artmaktadır. Isıtma oranı artıkça, faz geçiş aralıklarında da artış gözlenmiştir. IR spektrumlarında gözlemlenen (O-H) pikleri ve (C=O) pik kaymaları, karışımı oluşturan maddeler arasında bir kompleksleşmeyi ve bu kompleksleşmenin de yeni bir sıvı kristal faz oluşturduğunu ifade etmiştir. IR spektroskopisinde gözlemlenen H bağı varlığı sentezlenen sıvı kristallerin monomerik yapıda olduğunu göstermektedir. XRD analizinde ölçülen bazal mesafe (tabakalar arası mesafe) karışımları oluşturan maddelerin bazal mesafe değerleri arasındadır. X ışınları kırınımındaki veriler sıvı kristal karışım moleküllerin monoklinik yapı oluşturduğunu göstermektedir. XRD grafiklerinde gözlenen keskin ve düzenli pikler karışımın kristal yapısının düzenli olduğunu göstermektedir

Abstract:
Liquid crystals are very interesting materials in technological applications because they show the ordered state of solids and the fluid state of liquids together. Although its discovery dates back a century, its technological and industrial use is new. Today, many liquid crystal mixtures have been synthesized and continue to be synthesized. In this thesis, mixtures of non-mesogenic 4-Aminobenzoic acid (4ABA) and 3-Aminobenzoic (3ABA) acids and mesogenic 4-(Octyloxy)benzoic acid (8OBA) were studied. Different ratios of liquid crystal mixtures were produced and the liquid crystalline properties of the produced liquid crystal mixtures were investigated and characterized. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used for the thermal analysis of the mixtures. Important properties such as phase transition temperatures and enthalpies have been determined. The microstructural properties of the mixtures were investigated by X-Ray Diffraction (XRD). Chemical bond states were determined by FTIR analysis and interpreted. Liquid crystalline phase determination of the mixtures was made with Polarized Optical Microscope (POM) and DSC. According to the results obtained, it was understood that the phase transitions and phase structures in the thermal analyzes of the mixtures showed liquid crystalline properties. The wide nematic field range seen in DSC analysis is a preferred feature especially in liquid crystals used in technological and industrial terms. When the phase transition temperatures of the mixtures are measured depending on the heating rate, the phase transition temperatures increase slightly as the heating rate increases. As the heating rate increased, an increase was also observed in the phase transition intervals. The (O-H) peaks and (C=O) peak shifts observed in the IR spectra indicated that there was a complexation between the substances forming the mixture and this complexation formed a new liquid crystal phase. The presence of H bond observed in IR spectroscopy shows that the synthesized liquid crystals are in monomeric structure. The basal distance (distance between the layers) measured in the XRD analysis is between the basal distance values of the substances that make up the mixtures. X-ray diffraction data show that liquid crystal mixture molecules form monoclinic structures. The sharp and regular peaks observed in the XRD graphs show that the crystal structure of the mixture is regular.