İplik Gaz Sensörü Üretimi ve Uygulamaları

Abstract

Bu çalışma kapsamında pamuk, viskon ve polyester iplikler üzerine polivinil alkol (PVA), polivinil alkol/grafen oksit (PVA/GO) ve polianilin (PANI) biriktirilmiştir. Biriktirilen numunelerin önce yarı iletken ve iletken özellikleri incelenerek sonrasında gaz sensörü olarak kullanılabilirlikleri test edildi. Alttaş olarak kullanılan malzemelerin esnek ve giyilebilir yüzeyler olması çok geniş bir kullanım alanı sunmaktadır. Test süreçleri oda sıcaklığında yapıldı ve biriktirme yöntemi olarak hızlı, düşük maliyetli ve pratik olan daldırarak kaplama yöntemi kullanıldı. İlk aşamada katkısız ve GO katkılı PVA numuneleri sırasıyla iplik numuneler üzerine biriktirildi. GO katkılı ve katkısız PVA biriktirilmiş numunelerin yarı iletkenlik özelliği gösterdiği ve GO katkısının iletkenlik özelliğini arttırdığı tespit edildi. PVA/GO ve PVA kaplı ipliklerin faklı gazların gaz sensörü uygulamaları için alternatif olarak kullanılabileceği düşünülmektedir. İkinci aşamada ise iletken polimer olan PANI malzemesi iplik numuneler üzerine biriktirilerek, tasarlanan gaz odası ve gaz kontrol sisteminde karbonmonoksit (CO) ve amonyak (NH3) gazlarına hassasiyetleri incelendi. Gaz odasında ortama NH3 gazı verildiğinde tüm iplik numune sensörlerine bağlı direnç üzerindeki gerilim değerinin düştüğü ve ortama yeniden gaz verildiğinde bu düşüşün devam ettiği belirlendi. Pamuk iplik numunelerinin NH3 gazı verildiğinde direnç üzerindeki gerilim değişim yüzdesinin en fazla olduğu ve diğer numuneler kıyasla tekrarlanabilir olduğu tespit edildi. PANI ile kaplı üç farklı iplik numunesi de CO gazının farklı yoğunluklarına karşı doğru orantılı olacak şekilde hassasiyet gösterdi. Yani gaz yoğunluğu arttıkça iplik gaz sensörlerine bağlı direnç üzerindeki gerilim değişimleri arttı. Pamuk iplik gaz sensörünün en iyi yarı iletkenlik gösterdiği, CO gazı için ideal gaz bir sensörü olarak kullanılabileceği görüldü.

In this study, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl alcohol/graphene oxide (PVA/GO) and polyaniline (PANI) were deposited on cotton, viscose and polyester yarns. The semiconductor and conductive properties of deposited samples were examined first, and then their usability as a gas sensor was tested. The flexible and wearable surfaces of the materials used as substrates offer a wide range of uses. Test processes were carried out at room temperature and the fast, low-cost and practical dip coating method was used as the deposition method. In the first stage, pure and GO-doped PVA samples were deposited on yarn samples, respectively. It was determined that GO doped and undoped PVA deposited samples showed semiconducting properties and GO added increased conductivity. PVA/GO and PVA coated yarns can be used as alternatives for gas sensor applications of different gases. In the second stage, PANI material, which is a conductive polymer, was deposited on yarn samples and their sensitivity to carbon monoxide (CO) and ammonia (NH3) gases in the designed gas chamber and gas control system was examined. It was determined that the voltage value on the resistor connected to all yarn sample sensors decreased when NH3 gas was given to the environment in the gas chamber, and this decrease continued when the gas was reintroduced into the environment. It was determined that cotton yarn samples had the highest percentage of voltage change on the resistor when NH3 gas was given and it was reproducible compared to other samples. Three different yarn samples coated with PANI also showed sensitivity in direct proportion to the different densities of the CO gas. In other words, as the gas density increased, the voltage changes on the resistor connected to the yarn gas sensors increased. It was seen that the cotton yarn gas sensor showed the best semiconductivity and could be used as an ideal gas sensor for CO gas.