Silver nanowire based multifunctional fibers and fabrics
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: DOĞA DOĞANAY
Danışman: HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Fonksiyonel tekstillere olan talep son yirmi yılda artmaktadır. Özellikle nesnelerin interneti, yapay zeka ve veri bilimindeki gelişmeler, bilim insanlarını ve mühendisleri tüketici taleplerini karşılayan daha iyi fonksiyonel ve/veya elektronik tekstiller geliştirmeye zorlamıştır. Ancak fonksiyonel tekstiller bazı eksikliklerden dolayı potansiyellerine ulaşamamışlardır. Bu eksikliklerin bir kısmı uygulamaya dayalı yaklaşımlarla giderilebilir. Ancak, kapsayıcı yaklaşımlarla acil çözümler gerektiren bazı evrensel zorluklar da vardır. Öncelikle işlevsellik kazandıran malzemelerin yüksek performans sunması ve toksik olmaması gerekir. Ek olarak, fonksiyonel tekstiller uzun süreler boyunca kararlı bir şekilde işlev görmelidir. Ayrıca hem malzemelerin üretim yöntemleri hem de tekstil üzerine uygulamaları seri üretim için uygun olmalıdır. Elektronik tekstillerin bir diğer eksikliği ise şarj edilebilir pillerle kullanılmasıdır. Bu cihazların güç gereksinimlerinin harici bataryalarla sağlanması, günlük kullanımlarını sınırlandıran en önemli faktörlerden birisidir. Bu tez çalışmasında, muadillerine göre yüksek iletkenlikleri ve düşük toksisiteleri nedeniyle fonksiyonel malzeme olarak gümüş nanoteller (Ag NT) tercih edilmiştir. Ag NT temelli fonksiyonel ve elektronik tekstiller yukarıda belirtilen tasarım kriterleri göz önünde bulundurularak geliştirilmiştir. İlk olarak Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşların çeşitli bakterilere karşı antimikrobiyal performansları araştırıldı. Geleneksel kumaşlar üzerinde az miktarda gümüş nanotel modifikasyonunun, Gram pozitif koklara (Staphylococcus aureus), Gram negatif basillere (Escherichia coli), gram pozitif ve spor oluşturan basillere (Bacillus cereus) ve maya benzeri bir mantarlara (Candida albicans) karşı üstün antimikrobiyal performans sağladığı gösterilmiştir. Daha sonra Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşlar giyilebilir ve mobil uygulamalar için düşük voltaj altında yüksek performanslı ısınabilen tekstiller olarak kullanılmıştır. Bu kumaşların 0.05 W/cm2 doğru akım altında 50 oC'ye ısıtılabildiği gösterilmiştir. Tezin bu bölümünde geliştirilen Ag NT bazlı ısınabilen tekstiller üstün mekanik stabiliteye ve kışlık giysilerde kullanım için güçlü bir potansiyele sahiptir. Daha sonra, Ag NT ile modifiye edilmiş kumaşlar üzerine termoplastik poliüretan (TPU) filmler lamine edilmiş ve laminasyon işleminin kumaşlara üstün yıkama direnci kazandırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, aynı yapı, vücut hareketlerinden enerji toplayabilen triboelektrik nanojeneratörler (TENG'ler) olarak kullanım için de üstün potansiyele sahiptir. Bu tezde geliştirilen kumaş temelli TENG'ler, literatüre kıyasla en yüksek güç çıkışlarından birine sahiptir (1.25 W/m2). Kumaş temelli bu TENG'ler ile kendi kendine çalışan bir insan makine arayüz cihazı da geliştirilmiştir. Son olarak, Ag NT'ler, çekirdek kabuk yapısına sahip ıslak eğrilmiş fiber bazlı TENG'lerde iletken elektrot fiberlerde kullanılmıştır. Sonuç olarak, Ag NT'lerin fonksiyonel ve elektronik tekstil uyularmarı için güçlü potansiyele sahip olduğu farklı uygulamalarla birlikte gösterilmiştir.