Partikülsüz mürekkeplerin baskılanmasıyla tekstil yüzeylerinde iletken desenlerin üretilmesi ve uygulamaları / Fabrication of conductive patterns on fabric surfaces via printing of particle-free inks and their applications

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Doç. Dr. Ahmet Turan Özdemir ; Prof. Dr. Muhammed İbrahim Bahtiyari

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: YÖK 100/2000 Programı

Özet:

Elektronik tekstiller elektronik, bilgi teknolojisi, mikrosistemler, malzemeler ve tekstil alanında uzmanları bir araya getiren yeni bir disiplinler arası araştırma alanıdır ve savunma sanayisinden kişisel elektroniğe kadar geniş bir alanda ilgi uyandırmaktadır. Bu tez çalışmasının temel motivasyonunu, esnek tekstil ürünleri ile rijit elektronik aygıtların entegrasyonuna nanoteknoloji tabanlı çözümlerin geliştirilmesi oluşturmuştur. Bu amaçla mürekkep püskürtmeli baskı sayesinde partikül içermeyen gümüş mürekkep kullanılarak doğrudan esnek tekstil ürünlerinin üzerine elektronik aygıtların üretilmesi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunun için yaygın olarak kullanılan farklı kumaş çeşitleri üzerine iletken yapılar basılmış, kumaş türü ile yüzey kaplamasının iletkenliğe etkisi araştırılmıştır. Kumaşlar üzerine inkjet baskı kullanılarak partikül içermeyen gümüş mürekkep ile iletken yapılar basıldıktan sonra iletken desenler 120°C'lik bir ısıtma işlemine tabi tutulmuştur. Bu ısıtma işlemi ile mikrometre ölçeğinde baskı ile belirlenen bölgelerde gümüş nanoyapılar oluşarak iletken desenler elde edilmiştir. Üretilen iletken izlerin direnç ölçümleri yapılarak kumaş özelliklerinin; lif tipi (pamuk, polyester vb.), kumaş konstrüksiyonu (bezayağı vb.), örtme faktörü parametrelerinin ve bitim işlemlerinin iletkenlik üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Bu iletken yapıların yıkama ve mekanik dayanımları incelendikten sonra farklı uygulamalardaki kullanım örnekleri ortaya konmuştur. Tezin uygulama örnekleri olan ısıtıcı kumaş ve elektrookülografi (EOG) elektrotları deneylerinde bu kumaşlar kullanılmıştır. Örnek verilen bu uygulamaların karakterizasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak düşük maliyetli, hafif, en önemlisi de düşük voltajlı çalışma gibi önemli özelliklere sahip iletken kumaşlar elde edilmiştir.

Electronic textiles constitute a new interdisciplinary research field that brings together experts in electronics, information technology, microsystems, materials and textiles, and attracts interest in a wide range of fields from the defense industry to personal electronics. The main motivation of this thesis is the development of nanotechnology-based solutions for the integration of flexible textile products and rigid electronic devices. For this purpose, studies have been performed on the fabrication of electronic devices directly on flexible textile products by using particle-free silver ink, thanks to inkjet printing. For this purpose, the effect of fabric type and surface coating on conductivity was investigated by printing conductive structures on different fabric types that are widely used. After the conductive structures were printed with particle-free silver ink using inkjet printing on the fabrics, the printed conductive patterns were subjected to a heating process of 120°C. With this heating process, conductive patterns were obtained by forming silver nanostructures in the regions defined by ink-jet printing at the micrometer scale. By making resistance measurements of the fabricated conductive traces, it is possible to determine effects of fiber type (cotton, polyester, etc.), fabric construction (plain, twill etc.) and covering factor parameters and finishing processes on conductivity. After examining the washing and mechanical strengths of these conductive structures, demonstrations in different areas are presented. These fabrics were used in the heater fabric and electrooculography (EOG) electrode applications. The characterization tests of these exemplary applications were carried out. As a result, conductive fabrics with important properties such as low cost, light weight, and most importantly low voltage operation were obtained.