İçi boş poliester multifilamentlerden dokunmuş iletken polimerik kumaşlarin kapasitif ve rezistif basinç sensör özelliklerinin araştirilmasi

Abstract

Son zamanlarda giyilebilir elektroniklerin gelişmesiyle birlikte basınç sensörlerine talep artmaya başlamıştır. Rijit elektronik sensörlerin dışında algılama yeteneğine sahip basınç sensör özelliği gösteren iletken polimerik kumaşların geliştirilmesi, bu tezin yenilikçi yönlerinden birisidir. Yüksek performanslı tekstil esaslı basınç sensörü geliştirmek için, basınç sensörlerinin kapasitif, piezoresistif, piezoelektrik ve optik vb çeşitli çalışma türleri üzerinde çalışılmaktadır. Basınç sensörü türleri arasında özellikle kapasitif ve rezistif esaslı basınç sensörleri; ölçüm düzeneklerinin tasarımı, hassasiyet, kararlılık ve düşük güç tüketimi açısından önemli avantajlara sahiptir. Bu tezin amacı, yuvarlak enine kesitlere sahip içi boş filamentlerden üretilen poliester (PES) kumaşları, seçilmiş iletken polimerler varlığında (ör; polipirol (PPy) ve poli(3,4-etilendioksitiyofen)-poli(stirensulfonat) (PEDOT:PSS)) in-situ kimyasal polimerizasyon yöntemi ve drop casting yöntemi ile iletken polimerik kumaşlara dönüştürmek ve iletken polimerik kumaşların kapasitif ve rezistif basınç sensör özelliklerini araştırmaktır. Giyilebilir elektronik tekstillere yönelik basınç sensör özelliği gösteren iletken polimerik sensör kumaşların tasarımı hedeflenmiştir. İçi boş enine kesite sahip PES-PPy ve PES-PEDOT:PSS iletken polimerik kumaşların içi dolu olanlara kıyasla uygulanan basınca bağlı olarak daha yüksek kapasitans tepkileri verdiği tespit edilmiştir. Farklı başlatıcı-dopant sistemi varlığında kaplanan içi dolu ve içi boş enine kesite sahip PES-PPy iletken polimerik kumaşlarda uygulanan basınç ve PPy miktarına bağlı olarak kapasitans değerlerinde artışlar tespit edilmiştir. Bir, beş ve on döngülü drop casting kaplama prosesi ile kaplanan içi boş enine kesite sahip PES-PEDOT:PSS iletken polimerik kumaşlar; zamana bağlı daha kararlı AC empedans basınç sensör davranışı sergilemiştir. Hem içi dolu hem de içi boş enine kesitli PES-PEDOT:PSS iletken polimerik kumaşlarda döngü sayısı arttıkça kapasitif hassasiyet değerleri artmıştır.

With the development of wearable electronics recently, the demand for pressure sensors has started to increase. The development of conductive polymeric fabrics, which are capable of sensing pressure sensors other than rigid electronic sensors, is one of the innovative aspects of this thesis. Various types of capacitive, piezoresistive, piezoelectric and optic, etc. working types are used to develop high performance textile based pressure sensors. Pressure sensor types include especially capacitive and resistive based pressure sensors; The design of the measuring devices has important advantages in terms of precision, stability and low power consumption.The purpose of this thesis is to coat the polyester (PES) fabrics made from hollow filaments with round cross sections, in the presence of selected conductive polymers (eg polypyrrole (PPy) and poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(stirensulfonate) (PEDOT: PSS)) into the conductive polymeric composite textile surfaces with in-situ chemical polymerization method and drop casting method and to investigate the capacitive and resistive pressure sensor properties of the conductive composite fabrics,respectively. The design of conductive polymeric sensor fabrics with pressure sensors for wearable electronic textiles is aimed. It has been determined that the conductive composite fabrics with hollow cross-section give higher capacitance responses depending on the applied pressure compared to filled ones in the presence of PES-PPy and PES-PEDOT:PSS. In PES-PPy conductive composite fabrics with full and hollow cross-section coated in the presence of different initiator-dopant system, increases in capacitance values were determined depending on the pressure and amount of PPy applied. PES-PEDOT: PSS conductive polymeric fabrics with hollow cross-section covered by a one, five and ten cycle drop casting coating process; time dependent stable AC impedance exhibited pressure sensor behavior. In both full and hollow cross-sectional PES-PEDOT: PSS conductive fabrics, as the number of cycles increases, capacitive sensitivity values increase.