Grafen katkılı nanolif yüzey ile kaplanmış dokunmamış kumaşların geliştirilmesi, iletkenlik ve sensör özelliklerinin incelenmesi
Development of nonwoven fabrics coated with graphene-informed nanofiber surface, investigation of their conductivity and sensor properties
Yazar: GÜL ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SABRİ ÖZEN
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:
Bu tez çalışmasında grafen katkılı nanolif yüzey ile kaplanmış dokunmamış kumaşların 
geliştirilmesi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Fonksiyonel 
özellikleri geliştirilmiş dokunmamış kumaş geliştirilmesi için 2 üretim tekniği 
belirlenmiştir. 1. Yöntemde Grafen Oksit ile daldırma yöntemi ile kaplanmış %100 
filament esaslı (spunbonded) dokunmamış kumaşların üzerinde GO katkılı Poliviniliden 
florür nanolif üretilmiş ve indirgenmiştir. 2. Üretim tekniğinde ise aynı özellikteki 
kumaşlar rakle ile kaplanmış, indirgenmiş ve sonrasında üzerlerinde indirgenmiş GO 
katkılı PVDF nanolif üretilmiştir. Elde edilen yapıların karakterizasyon özelliklerinin 
yanı sıra mekanik dayanımları, elektriksel dirençleri ve su temas açıları da fonksiyonel 
özellik olarak belirlenmiştir.  
Çalışmanın ilk aşamasında, geliştirilmiş Hummers yöntemiyle grafitten grafen oksit 
sentezlenmiştir.  
Çalışmanın ikinci aşamasında, 1. üretim tekniği için belirlenen daldırma yöntemi ile 
kaplama için, sentezlenen grafen oksitten 2 g/L konsantrasyonda sulu dispersiyonlar 
ultrasonik banyoda hazırlandı. Daldırma yöntemi ile kaplama işlemi, 1/20 banyo 
oranında, 60°C banyo sıcaklığında 1 saat süreyle gerçekleştirilmiş, ardından kumaş 
etüvde 90°C'de kurutulmuştur. 2. üretim tekniği için belirlenen rakle yöntemi ile kaplama 
için öncelikle GO rakle patı, 25 g/L GO sulu dispersiyonundan yeterince katılaşana kadar 
karıştırılarak elde edildi. %100 PES dokunmamış ham kumaşa hazırlanan GO patı rakle 
ile kaplandı. Kumaşın her iki yüzüne birer pasaj olacak şekilde ve kaplama kalınlığı 
0,2mm kaplama olacak şekilde uygulandı. Kumaş kaplama sırasında her iki yüzüne ayrı 
ayrı olacak şekilde 110℃'de 10'ar dakika fikse işlemi uygulandı. Çalışmanın üçüncü 
aşamasında, rakle ile kaplanan numunelere indirgeme işlemi yapılmıştır. Kaplanan 
dokunmamış kumaşlar 0,2 M C vitamini çözeltisi ile geri soğutmalı sistemde 95℃' de 90 
dakika ve %0,05 C vitamini ilaveli %10 kuşburnu çözeltisi ile geri soğutmalı sistemde 
95℃' de 5 saatte indirgeme yapılmıştır. Daha sonra indirgenmiş kumaş destile su ile 
8 
aşamalı soğutma ile yıkanmış ve 90℃'de etüvde kurutulmuştur. Aynı zamanda rakle 
kaplanmış kumaşlara indirgenmiş GO katkılı PVDF nanolif çekileceği için, GO 
partiküllerine ayrı ayrı olacak şekilde C vitamini ve kuşburnu ile olmak üzere indirgeme 
işlemi yapıldı. 
Çalışmanın dördüncü aşamasında daldırma yöntemi ile kaplanmış dokunmamış kumaş 
numunelerinin üzerine elektro çekim yöntemi ile katkısız PVDF ve GO katkılı PVDF 
nanolif çekilmiş ve kumaşlar indirgenmiştir. Aynı zamanda rakle ile GO kaplanmış ve 
indirgenmiş dokunmamış kumaşlara da PVDF ve indirgenmiş GO katkılı PVDF elektro 
çekim ile çekilmiştir. Polimer çözeltileri katkısız PVDF olmak üzere %0,5 - %1 - %2 GO 
ve RGO katkılı olacak şekilde hazırlanmıştır. Doğal ve çevre dostu indirgeme maddeleri 
belirlenerek, çevre ve insan sağlığına olan zararlar önlenmesi amaçlanmıştır. Üretimi 
gerçekleştirilen tüm kumaş numunelerinin XRD, FTIR ve SEM yöntemleri ile 
karakterizasyon analizleri yapıldı. Geliştirilen kumaşların fonksiyonel özelliklerini ve 
kullanım alanı önerisini de belirleyebilmek için elektriksel direnç, su temas açısı ve 
mekanik dayanım ölçüm sonuçları değerlendirildi. Belirlenen iki farklı yöntem kendi 
içinde GO ya da RGO katkı oranları ve indirgeme maddelerine göre değerlendirilirken 
aynı zaman da kendi aralarında da değerlendirildi.

Abstract:
In this thesis study, it is aimed to develop non-woven fabrics coated with graphene-doped 
nanofiber surface and examine their electrical properties. Two production techniques 
have been determined to develop nonwoven fabrics with improved properties. In method 
1, GO-doped PVDF nanofiber was produced and reduced on 100% spunbonded non
woven fabrics coated with GO by dipping method. 2. In the production technique, fabrics 
with the same properties were coated with a squeegee, reduced, and then reduced GO
doped PVDF nanofiber was produced on them. In addition to the characterization 
features of the obtained structures, their mechanical strength, electrical resistance and 
water contact angles were also determined as functional properties. 
In the first stage of the study, graphene oxide was synthesized from graphite using the 
improved Hummers method. 
In the second stage of the study, aqueous dispersions of the synthesized graphene oxide 
at a concentration of 2 g/L were prepared in an ultrasonic bath for coating by the dipping 
method determined for the 1st production technique. The coating process by dipping 
method was carried out at a bath ratio of 1/40, at a bath temperature of 60°C for 1 hour, 
and then the fabric was dried in an oven at 90°C. For coating with the squeegee method 
determined for the 2nd production technique, GO squeegee paste was obtained by mixing 
25 g/L GO aqueous dispersion until it solidified sufficiently. GO paste prepared on 100% 
PES non-woven raw fabric was coated with a doctor. It was applied to both sides of the 
fabric with a passage and a coating thickness of 0.2 mm. During fabric coating, a fixing 
process was applied to both sides separately at 110℃ for 10 minutes. 
In the third stage of the study, reduction was performed on the samples coated with a 
squeegee. 
The coated non-woven fabrics were reduced with 0.2 M vitamin C solution at 95℃ for 
90 minutes in a back-cooled system, and with 10% rosehip solution with 0.05% vitamin 
C addition at 95℃ for 5 hours in a back-cooled system. Then, the reduced fabric was 
washed with distilled water with gradual cooling and dried in an oven at 90℃. At the 
same time, since reduced GO-doped PVDF nanofiber will be drawn onto the rake-coated 
fabrics, the reduction process was performed on GO particles separately with vitamin C 
and rosehip. 
10 
In the fourth stage of the study, pure PVDF and GO-doped PVDF nanofibers were drawn 
by electrospinning method on the non-woven fabric samples coated by dip coating and 
the fabrics were reduced. At the same time, PVDF and reduced GO-doped PVDF were 
electrospining onto GO-coated and reduced nonwoven fabrics with a squeegee. Polymer 
solutions were prepared as pure PVDF with 0.5% - 1% - 2% GO and RGO added. By 
identifying natural and environmentally friendly reducing agents, it is aimed to prevent 
harm to the environment and human health. Characterization analyzes of all fabric 
samples were performed using XRD, FTIR and SEM methods. In order to determine the 
functional properties and usage area recommendations of the developed fabrics, 
electrical resistance, water contact angle and mechanical strength measurement results 
were evaluated. The two different methods determined were evaluated according to their 
GO or RGO additive ratios and reducing agents, and they were also evaluated among 
themselves.