Mavi-kırmızı boya ve karbon nanotüp katkılı nematik sıvı kristallerin karakterizasyonu ve uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation of characterization and applicability of nematic liquid crystals doped with blue - red dyes and carbon nanotubes
Yazar: NİHAN KAYA
Danışman: PROF. DR. AHMET ALICILAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dispers boya = Disperse dye ; Faz geçişleri = Phase transitions ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Özellikle görüntü teknolojisindeki uygulamaları ile sıvı kristaller son yıllarda büyük ilgi odağı haline gelmiştir. Yolcu-Hancı (Y-H) tipi sıvı kristal göstergeler geniş görüş açısı, düşük maliyet, mükemmel renk tonu ve yüksek parlaklıkları sebebiyle çok fazla ilgi çekmektedirler. Y-H tipi uygulamalar için sıvı kristal matris içerisinde yüksek yönlenim becerisine sahip boyaların seçimi çok önemlidir.Bu doktora tez çalışmasının amacı Y-H tipi sistemlerde tekli boyalar ile bunların ikili karışımlarını ve karbon nanotüpleri kullanarak moleküler yönlenmeyi geliştirmek ve katkısız sıvı kristalin nematik-izotropik faz geçiş sıcaklığı üzerine etkilerini incelemektir. İlk olarak sekiz farklı boya (metil kırmızısı, dispers kırmızı 1, 13, 60 ve dispers mavi 1, 3, 14, 134) dört farklı nematik sıvı kristalin (E7, E8, E63 ve ZLI-1132) her birine ayrı ayrı eklenmiştir. Bunların çözünürlükleri, tekstürleri, faz geçiş sıcaklıkları, düzen parametreleri ve düzen parametrelerinin uygulanan gerilimle değişimi belirlenmiştir. Bir sonraki aşamada bu karışımların her birine ayrı ayrı az miktarda tek duvarlı karbon nanotüp ilave edilmiş ve bir önceki aşamada gerçekleştirilen, çözünürlük hariç tüm deneyler benzer şekilde tekrarlanmıştır. Son olarak ikili boya çiftleri kullanılarak deneyler tamamlanmıştır.Sonuç olarak şu söylenebilir ki; oda sıcaklığında dispers mavi 1 boya hariç tüm boyaların çözünürlüğü iyi bir kontrast oranı için uygundur. Nematik matrisde ikili boya çiftleri kullanıldığında, düzen parametresinin değerinde tek boya içeren karışımlara kıyasla dikkate değer bir artış gözlenmiştir. Nanotüp ilavesiyle de düzen parametre değerleri önemli oranda artmıştır. Boya ve nanotüp ilave edildiğinde, sıvı kristallerin tekstürlerinde fark edilir bir değişiklik gözlenmemiştir. Polarize mikroskop ve DSC ölçümleri, dispers mavi 134 boya katkılı sıvı kristal karışımlar hariç tüm numunelerde faz geçiş sıcaklıklarının gereken limit değerler arasında kaldığını göstermektedir. Gerilime bağlı olarak düzen parametrelerinde çok küçük oranda değişimler gözlemlenmiş, yüksek gerilimlerde doygunluğa erişilmiştir. Dispers mavi 1 ve 3 boyalarını içeren karışımlarda gerilim değiştirilmesine rağmen düzen parametreleri sabit kalmıştır. Karışımlarda az miktarda karbon nanotüpün bulunması, doygunluk için eşik voltaj değerini önemli ölçüde düşürmüştür.

Abstract:
Especially with applications of the display technology in recent years, liquid crystals have become the focus of great interest. Guest-host liquid crystal displays (GH-LCDs) have attracted much attention because of their wide viewing angle, lower costs, excellent hues and high brightness levels. For G-H applications, it is very important to choose dyes with a high ability of orientation in the liquid crystal matrix.The aim of this Ph.D. dissertation is to improve the molecular orientation in the GH-LCDs with single dyes, their binary mixtures and carbon nanotubes to examine the influence on the nematic-isotropic phase transition temperature of the pure hosts. Firstly, eight different dyes (methyl red, disperse red 1, 13, 60 and disperse blue 1, 3, 14, 134) were separately doped to each of four different nematic liquid crystals (E7, E8, E63 and ZLI-1132). Their solubilities, textures, phase transition temperatures, order parameters and its change with applied voltage were determined. At the second stage, single-walled carbon nanotubes in a small amount were separately added to each of these solutions and the experiments except solubilities were repeated as similar to previous ones. Finally experimental studies were completed by using couple of dyes.It can be said that as a result; the solubility of dyes at room temperature was appropriate for a good contrast ratio except disperse blue 1 dye. When using a couple of dyes in nematic matrice, a notable increase in value of order parameter was observed by comparing to the results obtained with single dye. The order parameters increased remarkably by addition of nanotubes. When adding dyes and nanotubes, an appreciable change in textures of liquid crystals was not observed. The evaluation of polarizing microscope and DSC results showed that the phase transition temperatures stayed within the limitations required, except liquid crystals doped with disperse blue 134 dye. The changes observed in order parameters depending on the voltage were in very small size and it saturated in higher voltages. Order parameters remained constant for mixtures containing disperse blue 1 and 3 dyes although changes in DC voltage. The threshold voltage for saturation was significantly reduced in the presence of a small amount of CNT.