Giyilebilir elektronikler için MXene ve Grafen esaslı mikro süperkapasitörlerin geliştirilmesi - Duygun, İnal Kaan; Bedeloğlu, Ayşe; Bursa Teknik Üniversitesi Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı; Lisansüstü Eğitim Enstitüsü (Bursa, 2024)
Günümüzde hızla büyümekte olan giyilebilir teknoloji ürünlerinin çeşit ve sayısı gün geçtikçe artmakta, sağlık takibi ve sportif faaliyet izleyicileri gibi giyilebilir cihazların gelecekte günlük hayatta daha çok yer bulması beklenmektedir. Tekstil ürünleriyle entegre edilen elektronik cihazlar esnek ve yüksek performanslı güç kaynaklarına ihtiyaç duymaktadırlar. Bu amaca yönelik olarak süperkapasitörler ve mikro süperkapasitörler son yıllarda bataryalarla birlikte veya onlara alternatif güç kaynakları olarak kullanılabilmektedir. Bu çalışmada tekstil endüstrisinde oldukça yaygın bir kullanım alanına sahip olan pamuk esaslı kumaşlar kullanılarak MXene ve grafen esaslı elektrotlara sahip mikro süperkapasitörler geliştirilmiştir. İki boyutlu tabakalı yapılar olan MXene ve indirgenmiş grafen oksit malzemelerin sentez ve optimizasyonu gerçekleştirilmiş ve iki malzemenin elektrokimyasal performans açısından oluşturdukları sinerjik etki incelenmiştir. İndirgenmiş grafen oksitin dispersiyon kabiliyetini artırmak ve kumaş yüzeyleri ile daha iyi bir etkileşim sağlamak amacıyla selüloz nanokristal yapıların varlığında indirgenmiş grafen oksit yapılar elde edilmiştir. Mikro süperkapasitör elektrotları başlıca MXene ve indirgenmiş grafen oksit/selüloz nanokristal olmak üzere bu iki bileşenin belirli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilen hibrit dispersiyonların kumaş yüzeyine uygulanmasıyla elde edilmiştir. Mikro süperkapasitör cihazlarında polivinil alkol/H2SO4 esaslı jel elektrolit kullanılmış ve esnek cihazlar geliştirilmiştir. MXene dispersiyonunda ağırlıça %15'e kadar indirgenmiş grafen oksit varlığının 2 mVs-1 tarama hızında 324,7 Fg-1'e kadar yüksek bir spesifik kapasitans ve çevrim performansını sağladığı belirlenmiştir. Ayrıca hazırlanan indirgenmiş grafen oksit dispersiyonlarında MXene varlığının, spesifik kapasitans değerlerini yükselttiği de belirlenmiştir. Kumaş üzerine hibrit elektrot yapısının uygulanmasıyla elde edilen mikrosüperkapasitör cihazının MXene ve indirgenmiş grafen oksit/selüloz nanokristal yapının sinerjik etkisi sayesinde 0.04 mA cm-2 akım yoğunluğunda 24,4 mF cm-2 gibi yüksek bir alansal spesifik kapasitansa ulaştığı ayrıca cihaz enerji yoğunluğu değerinin 1,22 mWh cm-2 ve güç yoğunluğunun ise 12,2 mW cm-2 seviyesine ulaştığı belirlenmiştir. Farklı eğme açılarında performansını büyük oranda koruyan mikro süperkapasitörün 180°'lik eğme altında 200 çevrim sonunda spesifik kapasitans değerini %97,2 oranında koruduğu belirlenmiştir.
Tez (Doktora) -Bursa Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü,2024
Kaynakça : 127-139 sayfa
Keywords: Giyinebilir elektronikler; İndirgenmiş grafen