Poliüretan tabanlı esnek basınç sensörlerinin üretimi ve dielektrik özelliklerinin karakterizasyonu
Fabrication and characterization of dielectric properties of polyurethane based flexible pressure sensors
- Tez No: 995371
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kastamonu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, esnek basınç sensör uygulamalarında dielektrik film olarak kullanılmak üzere termoplastik poliüretan (TPU) matrisinin iki farklı katkı sistemiyle modifiye edilmesi ve bu kompozitlerin frekansa ve elektrik alan şiddetine bağlı dielektrik-elektriksel davranışlarının kapsamlı şekilde incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, TPU matrisi grafen ve benzoik asit ile farklı katkı oranlarında hazırlanmış, katkı türlerinin kutuplanabilirlik, arayüz etkileşimleri, segmental hareketlilik ve iletim mekanizmaları üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Numuneler üzerinde kapasitans, dielektrik sabiti (ɛ'), dielektrik kayıplar (ɛ''), tanδ, empedans, AC iletkenlik, elektriksel modülüs (M', M''), özdirenç ölçümleri, SEM morfolojisi ve mekanik testler gerçekleştirilmiştir. Grafen katkılı kompozitlerde artan katkı oranı ile birlikte iletkenlikte ve kutuplanabilirlikte belirgin artış gözlenmiş, özellikle %7 grafen katkısı optimum dolgu dağılımı ile yüksek dielektrik sabit ve mekanik dayanım sergilemiştir. %10 grafen katkısında aglemerasyonun artması segmental hareketliliği sınırlamış olsa da düşük frekans bölgesinde Maxwell-Wagner-Sillars polarizasyonu ve perkolasyon kaynaklı iletken yol oluşumu doğrulanmıştır. Benzoik asit katkılı kompozitlerde karboksilik grupların polimer zincirleri ile kurduğu hidrojen bağları dipol yoğunluğunu artırmış, özellikle %5-%7 katkı oranlarında yüksek ɛ′ değerleri ve düşük kayıplı bir dielektrik davranış elde edilmiştir. Elektrik alan uygulamaları (0-12 kV/cm) her iki katkı sistemi için dipol hizalanmasını güçlendirmiş ve geçirgenliği artırmıştır. Elde edilen tüm sonuçlar, grafen katkısının iletkenlik ve mekanik performans üzerinden, benzoik asidin ise polarizasyon ve dielektrik kararlılık üzerinden TPU matrisini farklı mekanizmalarla iyileştirdiğini göstermekte, bu kompozitleri esnek sensörler ve giyilebilir elektronikler için yüksek potansiyelli malzemeler haline getirmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to modify the thermoplastic polyurethane (TPU) matrix with two different additive systems to be used as a dielectric film in flexible pressure sensor applications and to comprehensively investigate the dielectric-electrical behavior of these composites as a function of frequency and electric field strength. In this regard, the TPU matrix was prepared with graphene and benzoic acidɛ at different additive ratios, and the effects of the additive types on polarizability, interfacial interactions, segmental mobility, and conduction mechanisms were evaluated. Capacitance, dielectric constant (ɛ'), dielectric losses (ɛ''), tanδ, impedance, AC conductivity, electrical modulus (M'-M''), resistivity measurements, SEM morphology, and mechanical tests were performed on the samples. A significant increase in conductivity and polarizability was observed with increasing reinforcement ratio in graphene-doped composites, with the 7% sample, in particular, exhibiting high dielectric constant and mechanical strength with optimal filler distribution. Although increased agglomeration in the 10% sample limited segmental mobility, Maxwell-Wagner-Sillars polarization and percolation-induced conductive path formation were confirmed in the low-frequency region. In benzoic acid-containing composites, hydrogen bonds formed between carboxylic groups and polymer chains increased dipole density, yielding high ɛ' values and low-loss dielectric behavior, especially at contribution rates of 5-7%. Electric field applications (0-12 kV/cm) enhanced dipole alignment and increased permeability for both additive systems. All results obtained demonstrate that graphene reinforcement improves the TPU matrix through conductivity and mechanical performance, while benzoic acid improves it through polarization and dielectric stability via different mechanisms, making these composites high-potential materials for flexible sensors and wearable electronics.
Benzer Tezler
- Parilen C tabanlı esnek basınç sensörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of parylene C based flexible pressure sensor
SEDAT KURNAZ
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiKastamonu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ÖZTÜRK
- Fabric based soft actuators for wearable applications
Giyilebilir uygulamalar için kumaş bazlı yumuşak aktüatörler
FIDAN KHALILBAYLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNCE
DOÇ. DR. ÖZGÜR ATALAY
- Ti3C2Tx MXene in transparent thin film heaters and iontronic pressure sensors
Şeffaf ince film ısıtıcılarda ve iyontronik basınç sensörlerinde Ti3C2Tx MXene
ÖYKÜ ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF KELEŞTEMUR
- Textile-based soft robotics for active assistance and rehabilitation
Aktif destek ve rehabilitasyon için tekstil tabanlı yumuşak robotikler
AYŞE FEYZA YILMAZ
Doktora
İngilizce
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ATALAY
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
- Harçsız bloklar kullanılarak yapıların deprem davranışının iyileştirilmesi
Improving the earthquake behaviour of structures by using mortarless blocks
HAKAN KOMAN
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiManisa Celal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL NOHUTCU
DOÇ. DR. GÖKHAN KILIÇ