Nanokompozit yapılı elektriksel iletken ve elektromanyetik kalkan özellikli teknik tekstillerin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of electrically conductive and electromagnetic shielding featured nano-structured technical textiles
Yazar: MEHMET SABRİ ERSOY
Danışman: PROF. DR. EMEL ÖNDER KARAOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Elektromanyetik ekranlama = Electromagnetic shielding ; Gümüş = Silver ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Nanotüp = Nanotube ; Poliamid = Polyamide ; Polipropilen = Polypropylene

Özet:
Teknolojinin gelişmesiyle beraber; elektriksel iletken ve elektromanyetik kalkan özellik gösteren yeni ürünlere; teknik tekstillerde, akıllı tekstil uygulamalarında, askeri, uzay sanayii vb. alanlarda ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaçları karşılayabilecek yeni fonksiyonel ürünler geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında, çok işlevli, takviyelendirilmiş, elektriksel iletken ve elektromanyetik kalkan özellikli nanokompozit yapılı tekstil lif ve yüzeylerinin tasarlanmaları ve geliştirilmelerine esas oluşturabilecek karbon nanotüp ve gümüş nanoparçacık katkılı polimerik nanokompozit monofilamentlerin hızlı ve basit bir yöntem olan eriyikten çekim yöntemi ile üretilmesi gerçekleştirilmiştir. Ticari olarak piyasadan temin edilebilen nanokil yapısının, mevcut yöntemlere kıyasla daha çevreci olan polietilen glikol bileşikleri ile interkalasyonu sağlanmış, eriyikten çekim yöntemi ile polimer-kil nanokompozit monofilamentler üretilmiştir. Tüm nanokompozit yapılı monofilament üretimlerinde, lif çekim koşullarının optimizasyonu ve elde edilen ürünlerin tekstil uygulamalarına yönelik karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları, nanokompozit monofilamentlerin elektriksel, mekanik ve ısıl özelliklerini geliştirmede, nanoparçacıkların homojen dağılımının ve matris-nanoparçacık arayüzey yapışmasının en önemli faktörler olduğunu göstermektedir.Ayrıca, elektriksel iletken iplikler kullanılarak oluşturulan yüzeylerde ulaşılamayan yüksek seviyede eletriksel iletkenlik ve elektromanyetik kalkanlama elde etmek için, elektrosuz kaplama yöntemiyle cam elyaf dikişli yüzeyler üzerinde nano gümüş kaplama oluşturulmuştur. Gümüş nanotanecik kaplı yüzeylerde depolanan gümüş miktarı ile iletkenlik ve elektromanyetik kalkanlama etkinliği arasında doğrusal bir ilişki olduğu, kumaş yüzeyinin düzgünlüğünün de nanoparçacıkların kumaş yüzeyinde homojen depolanması adına önemli bir faktör olduğu tespit edilmiştir. Gümüş nanoparçacık kaplı cam elyaf kumaşlarda, 2,92 S.cm-1'e varan elektriksel iletkenlik ve 300 MHz 1,5 GHz frekans aralığında 57,3 dB'e varan kalkanlama etkinliği elde edilmiştir. 0,3 S.cm-1 ve daha iyi yüzey iletkenlik değerleri elde edilen yüzeylerde kalkanlama etkinliğinin 300 MHz

Abstract:
With the development of technology, demands are coming into existence to new products, which have electrical conductivity and electromagnetic shielding property, in technical textiles, smart textile applications, millitary, aerospace industry etc. New functional products are being improved to meet their demands. In this study, the production of carbon nanotube and silver nanoparticle added nanocomposite monofilaments, which provide a fundamental to design and development of reinforced, multifunctional, electrically conductive, and electromagnetic shielding textile fibers and surfaces, were produced using melt spinning, which is a fast and simple method. Intercalation of commercial nanoclays was accomplished via a method, which is more ecological than existing methods, using polyethylene glycol compounds.Polymer-nanoclay nanocomposite monofilaments were produced via melt spinning. Optimisation of fiber spinning conditions, and instrumental analyses intended for textile applications of all products were realized. Analyses showed that homogen distrubution of nanoparticles, and matrix-nanoparticle interface adhesion are the most important factors in improving electrical, mechanical and thermal properties of nanocomposite monofilaments.Moreover, nano silver plating were formed on stitched glass fabrics by electroless plating, in order to obtain high electrical conductivity and high electromagnetic shielding effectiveness, which can?t be succeeded by using electrically conductive yarns. Our results show that there is a linear relationship between electromagnetic shielding effectiveness, electrical conductivity and the amount of nanosilver particle on the fabric surface. Furthermore, it is determined that fabric smoothness is an important factor for a uniform deposition of nanoparticles on the fabric surface. Up to 2.92 S.cm-1 electrical conductivity and up to 57.3 dB shielding effectiveness in the frequency range of 300 MHz 1.5 GHz were obtained with nanosilver plated fabrics. 50 dB and more shielding effectiveness values were obtained in the frequency range of 300 MHz 1.5 GHz in the samples having 0.3 S.cm-1 and better electrical conductivity.