Polimer-sıvı kristal kompozit yapılarda azo boyanının dielektrik ve opto-elektronik özelliklere etkisi
Influence of azo dye on dielectric and opto-electronic properties in polymer-liquid crystal composite structures
Yazar: GÜLNUR ÖNSAL
Danışman: PROF. DR. OĞUZ KÖYSAL
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, farklı konsantrasyonlarda Azo Boya Metil Red (MR) katkılı Polimer Dağılmış Sıvı Kristal (PDSK) kompozit yapılarının dielektrik, opto-elektronik, morfolojik ve termal özellikleri incelenmiştir. E63 kodlu nematik sıvı kristal, Norland 65 polimeri ve ağırlıkça %1, %3 ve %5 MR kullanılarak polimerizasyon kaynaklı faz ayırma yöntemi ile saf ve boya katkılı PDSK kompozit yapıları oluşturulmuştur. Kompozit yapıların dielektrik özellikleri 500 Hz-10 MHz frekans aralığında dielektrik spektroskopi tekniği ile oda sıcaklığında incelenmiştir. Ölçüm sonuçlarından saf ve boya katkılı PDSK kompozit yapılarda kompleks dielektrik sabitinin reel ve sanal kısımları, dielektrik anizotropi, kayıp tanjant, relaksasyon frekansı, geçiş frekansı, eşik voltajı, eğilme elastik sabiti ve relaksasyon zamanı gibi parametreler elde edilmiştir. Kompozit yapıların tepki süresi, yükselme süresi ve düşme süresi gibi parametreleri de optik geçirgenlik sistemi kullanılarak belirlenmiştir. Sıvı kristal içerisindeki MR boyanın soğurumu, dikroik oranı, düzen parametresi konsantrasyona bağlı olarak UV-VIS Spektrofotometre kullanılarak incelenmiştir. Polarize optik mikroskop ve diferansiyel taramalı kalorimetre ile kompozitlerin faz geçiş sıcaklıkları belirlenmiştir. Artan MR boya konsantrasyonu ile eşik voltajı ve relaksasyon zamanı gibi önemli parametrelerin değerleri azalırken, sıvı kristal damlacık boyutlarında katkı oranına bağlı olarak bir artış görülmüştür. Sonuçlar, PDSK kompozit yapıya MR katkılanmasının dielektrik ve opto-elektronik özelliklerinde önemli değişimlere sebep olduğunu ve MR katkılı PDSK kompozit yapıların sıvı kristal temelli cihaz uygulamaları için uygun ve umut verici fonksiyonel malzemeler olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, the dielectric, electro-optic, morphological and thermal properties of Azo Dye Methly Red (MR) with different concentrations of doped Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) structure were investigated. Pure and dye doped PDLC composite structures were prepared using E63 coded nematic liquid crystal, Norland 65 polymer and MR at ratio of 1%, 3% and 5% wt/wt by Polymerization-Induced Phase Separation (PIPS) technique. Dielectric properties of composite structures were investigated in the frequency range of 500 Hz-10 MHz at room temperature using dielectric spectroscopy method. Parameters such as the real and imaginary parts of complex dielectric constant, dielectric anisotropy, loss tangent, relaxation frequency, crossover frequency, threshold voltage, splay elastic constant and relaxation time of pure and dye doped PDLC composite structures were obtained using experimental data. Moreover the response time, rise time and fall time were obtained using optic-transmittance system. The absorbance, dichroic ratio and the order parameter of MR dye in liquid crystal were investigated using UV–VIS Spectrophotometer. The phase transition temperature of composites was noted through polarizing optical microscopy and differential scanning calorimetry. The values of important parameters such as threshold voltage and relaxation time were decreased whereas liquid crystal droplet sizes were increased with increasing MR concentration. Results show that dispersing MR in PDLC composite structure causes significant changes in the dielectric and opto-electronic properties and the dye doped PDLC composite structures will be suitable and promising functional materials for liquid crystal based devise applications.