Elektro eğirme tekniği ile geliştirilen tekstil yapılarının elektriksel iletkenlik ve elektromekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrical conductivity and electromechanical characteristics of textile structures developed by electro spinning techniques
Yazar: KÜBRA YILDIZ
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET UZUN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Küresel ekonomik değişimlerin etkisi altında kalan tekstil sektörü, ekonomik krizleri avantaja çevirmek için güncel bilgileri uyarlayarak ve bunları farklı alanlarda değerlendirmeye alarak katma değeri yüksek akıllı tekstillerin ön plana çıkmasını sağlamıştır. Bu durum multidisipliner bir çalışma alanı ortamında tekstil mühendisliği, kimya, tıp, elektronik ve malzeme bilimi, mekatronik gibi alanların birbiri ile etkileşim içinde olmasını sağlamıştır. Özellikle son yıllarda sağlık alanındaki giyilebilir sensörlü ürünler, akıllı tekstiller alanının çalışma alanını genişletmiş olup, mevcut akıllı tekstillere çalışma alanı olarak fark atacağı belirlenmiştir. Piyasada kullanılan mevcut elektronik elemanlar esnekliği olmayıp deforme olma ihtimali çok yüksek iken, giyilebilir kumaş elektronik malzemeler ve sensörler ise oldukça esnek, hafif ve maliyeti düşük olduğundan daha avantajlı bir hal almaktadır.  Bu nedenle, esnek, hassas ve yüksek performansa sahip kuvvete duyarlı giyilebilir sensörler kişiselleştirilmiş sağlık izleme, insan vücut hareketi algılama, insan-makine arayüzleri, robotik ve benzeri giyilebilir elektronik cihazlar gibi birçok potansiyel uygulama alanlarına konu olmuştur. 
Bu tez kapsamında düşük maliyetli, hassas ve ölçeklenebilir piezorezistif kuvvet sensör yapılarında kullanılmak üzere elektro-eğirme tekniği ile çok duvarlı karbon nanotüp/termoplastik poliüretan nanokompozit nanolifler üretilmiştir. Tezin ilk aşamasında kontrol numunesi olarak kullanılmak üzere saf termoplastik poliüretan nanolif oluşturmak amacıyla dimetilformamid-termoplastik poliüretan çözeltisi hazırlanarak elektro-eğirme cihazında çekilmiştir. Akabinde çeşitli oranlarda (%0,3-%0,5-%0,7-%1-%1,5-%2) karbon nanotüp içeren çözeltiler hazırlanarak ve elektro-eğirme cihazında çekilerek karbon nanotüp etkisi gözlemlenmiştir böylece optimum karbon nanotüp oranı belirlenmiştir. Optimum oran üzerinden farklı sonikasyonu yöntemleri denenerek yüksek oranda dispersiyon etkisini sağlayan yöntem tespit edilmiştir. Daha sonra elektro-eğirme parametreleri değiştirilerek denemeler yapılarak optimum çekim parametreleri belirlenmiştir. Bu kapsamda, kolektör dönüş hızı, ağızlık ile toplayıcı arasındaki mesafe ve çekim süresi değiştirilmiştir. Polidimetil siloksan yüzey arasına kapsüllenen nanokompozit nanolifler ile sandviç yapı oluşturulmuştur. Üretilen numunelerin karakterizasyonu için analiz ve ölçümler gerçekleştirilerek uygun üretim parametreleri belirlenmiştir.

Abstract:
The textile sector, which is under the influence of global economic changes, has brought smart textiles with high added value to the forefront by adapting current knowledge and evaluating them in different fields in order to turn economic crises into an advantage. This has led to the interaction of fields such as textile engineering, chemistry, medicine, electronics and materials science, mechatronics in a multidisciplinary working environment. Especially in recent years, wearable sensor products in the field of health have expanded the field of smart textiles and it has been determined that it will make a difference to the existing smart textiles as a field of study. While the current electronic elements used in the market are inflexible and highly deformable, wearable fabric electronic materials and sensors are highly flexible, lightweight and low cost, making them more advantageous.
Within the scope of this thesis, multi-walled carbon nanotube/thermoplastic polyurethane nanocomposite nonwoven surfaces were produced by electrospinning technique to be used in low-cost, precise and scalable piezoresistive force sensor structures. In the first stage of the thesis, dimethylformamide-thermoplastic polyurethane solution was prepared and spun by electro spinning device to create a pure thermoplastic polyurethane surface to be used as a control sample. Subsequently, the carbon nanotube effect was observed by preparing solutions containing carbon nanotube in various proportions (0,3%-0,5%-0,7%-1%-1,5%-2%) and being spun by the electro spinning device, in this way the optimum carbon nanotube ratio was determined. The method providing high dispersion effect has been determined by trying different sonication methods over the optimum ratio. Afterwards, the optimum drafting parameters were determined by changing the electro spinning parameters and making trials. In this context, the collector rotation speed (r.p.m), the distance between the nozzle and the collector and the shooting time were changed. A sandwich structure was formed with nanocomposite nonwoven surfaces encapsulated between the polydimethylsiloxane surface. For the characterization of the produced samples, analysis and measurements were carried out and appropriate production parameters were determined.