Gümüş mürekkeplerin baskılanmasıyla kağıt temelli elektrotların üretimi ve sıcaklık sensörü uygulamaları

Abstract

Bu tez çalışmasında, mürekkep püskürtmeli baskı kullanılarak, kağıt altlık üzerinde, sıcaklık sensörü uygulamaları için kullanılabilecek gümüş elektrotlar üretilmiştir. Kullanılan gümüş mürekkebi, partikül içermeyen, düşük sıcaklıklarda, termal sinterleme işlemine tabi tutulduğunda bile yığın halindeki gümüş yapısına benzer bir karakteristiğe sahip olabilen, laboratuvar ortamında basit bir sentez süreci ile elde edilebilen, reaktif sınıfında bir mürekkeptir. Düşük sinterleme sıcaklığı sayesinde kağıdın altlık olarak seçilebilmesi, maliyet ve pratiklik konusunda büyük bir avantaj sunmaktadır. Baskı işlemi yapılırken lifli yapıya sahip olan kağıt üzerine çok katlı baskı ihtiyacı görülebilmektedir. Bu amaçla; baskı yapılacak kat sayısı, sinterleme sıcaklığı ve süresi, kağıt yapısı, mürekkep kartuşunun yapısı parametreleri incelenmiştir. Elde edilen kağıt temelli gümüş elektrotların oksitlenme ve korozyona karşı dayanıklılığını arttırabilmek adına, basit bir kaplama ile hidrofobik hale getirilmesi incelenmiştir. Gümüşün doğası gereği artan sıcaklık karşısında iletkenliğini azaltması, üretilen elektrotlar için incelenmiş, sıcaklık değişimi ve elektriksel direnç değişimi arasında orantı oluşturulmuştur. Ortaya çıkan bu orantı, kodlama yapılarak, sıcaklık sensörü uygulamasıyla birlikte kullanılmıştır. Hidrofobik hale getirilen elektrotlar için testler su içerisinde tekrarlanmış ve giyilebilir elektronik uygulamaları için suya karşı dayanıklı olabilecek sıcaklık sensörü uygulaması çalışması gerçekleştirilmiştir. Diğer bir uygulama olarak, Joule prensibine dayanan, ısıtıcı tabaka olarak elektrotlar testlere tabi tutulmuştur. Farklı uygulama imkanları, basit ve düşük maliyeti ile esnek ve hidrofobik sensör uygulamaları sunulmuştur.Anahtar kelimeler: Mürekkep püskürtmeli baskı, reaktif mürekkep, sıcaklık sensörü, hidrofobik elektrot

In this thesis, silver electrodes were fabricated on a paper substrate by using inkjet printing for temperature sensor applications. The ink is composed of reactive silver complex, which can be prepared by a simple wet-chemical synthesis method. This ink does not contain particles and forms features with a high conductivity upon printing and mild thermal annealing. Paper as a substrate, offers great advantages in terms of cost and practicality. To obtain sufficiently conductive features, there is a need for multi-layer printing. The number of printing layers, sintering temperature and duration, paper structure, and type of ink cartridge were studied. In order to increase the resistance of the obtained paper-based silver electrodes against oxidation and corrosion, a hydrophobic coating was deposited. Inherent to the silver, the conductivity decreases with temperature. A relationship was established with the temperature electrical resistance. This relationship in assistance with programming was used to construct a temperature sensor. The water resistance of the electrodes was studied under repeated exposure to water. The potential of the fabricated electrodes in Joule heating was also demonstrated. The presented materials offer a platform for flexible and hydrophobic sensor applications.Keywords: Inkjet printing, reactive ink, temperature sensor, hydrophobic electrode