T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

POLİTİYOFEN VE POLİTİYOFEN-KOPOLİMER SİSTEMİNİN ELEKTROREOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Osman KARAGÖLLÜ

Danışman: Yrd. Doç. Dr. Mustafa YAVUZ

YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİMDALI

ISPARTA – 2008

İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER...............................................................................................................i

ÖZET.......................................................................................................................... .iv

ABSTRACT................................................................................................................. .v

TEŞEKKÜR ................................................................................................................ vi

ŞEKİLLER DİZİNİ................................................................................................. ... .vii

ÇİZELGELER DİZİNİ...............................................................................................viii

KISALTMALAR......................................................................................................... ix

1. GİRİŞ........................................................................................................................ 1

2. KAYNAK ÖZETLERİ..............................................................................................5

2.1. İletken Polimerler…………………………………………………………… ....... 5

2.2. Reoloji…………………………………………………………………………….8

2. 3. Elektroreoloji Olayı……...………………………………………………………8

2. 4. Elektroreolojik Akışkanların Reolojisi…...……………………………………...9

2. 5. Elektroreolojik Akışkanlar……………………………………………………….9

2.6. Elektroreolojik Akışkanlarda Yapı Oluşumu……………....................................11

2.7. Süspansiyon Ortamının Özellikleri………….......................................................12

2.8. ER Tanecik Özellikleri…..................................................................................... 13

2.9. ER Materyaller……………………...................................................................... 14

2.9.1. Sıvı Sürekli Faz….............................................................................................. 15

2.9.2. Dağılan Faz…………………………………………....................................... .15

2.9.2.1. Katı Tanecikler-Heterojen ER Materyaller..................................................... 15

2.9.2.2. Sıvı Maddeler-Homojen ER Maddeler……................................................... 19

2.9.3. Katkı Maddeleri……………………................................................................. 19

2.10. Pozitif-Negatif ER ve Foto ER Etkileri..………………………....................... 20

2.11. ER Aktiflik Üzerine Etki Eden Faktörler . ……………………………………..21

2.11.1. Elektrik Alan Kuvveti ........................................... ……………. …………..21

2.11.2. Elektrik Alan Frekansı .................................................................................... 22

2.11.3. Tanecik İletkenliği .......................................................................................... 22

2.11.4. Tanecik Dielektrik Özelliği ............................................................................. 22

2.11.5. Tanecik Hacim Kesri ............................................................................. …….23

2.11.6. Sıcaklık .............................................................................................. ………..24

i

2.11.7. Katkı…………………………………………………………………………24

2.11.8. Kolloidal kararlılık….………………………………………………. …..…25

2.11.9. Kayma Hızı ..................................................................................... ….……..26

2.11.10. Tanecik Boyutu ........................................................................... ….………27

2.12. ER Akışkanların Verimi .................................................................................... 27

2.13. ER Akışkanların Potansiyel Uygulama Alanları ............................................... 28

3. MATERYAL VE YÖNTEM…………………......................................................30

3.1. Materyal………………………………………………………...........................30

3. 1. 1. Kullanılan Kimyasallar………………………………...................................30

3. 1. 2. Kullanılan Cihazlar………………….............................................................30

3. 1. 3. Deneyde Kullanılan Aletler……..................................................................31

3. 2. Yöntem……………………...............................................................................31

3. 2. 1. Polimer Sentezi..………….............................................................................31

3. 2. 1. 1. PT Sentezi………………………………………………………………...31

3. 2. 1. 2. Kopolimer Sentezi………………………………………………………..32

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA.....................................................33

4. 1. Karakterizasyon…………………......................................................................33

4. 1. 1. İletkenlik Ölçümleri…………………............................................................33

4. 1. 2. FT-IR Spektrumu………………………........................................................35

4. 1. 3. TGA Ölçümleri……………………………………………...........................37

4. 1. 4. SEM Analizleri………………………………...............................................39

4.1. 5. Tanecik Boyutu Ölçümleri……………………...............................................41

4. 1. 6. Çökelme Kararlılığı…………………………………………………………42

4.1. 7. ER Analizler………………………………….................................................43

4. 1. 7. 1. Süspansiyon Hazırlanması………..............................................................43

4. 1. 7. 2. Elektroreometre ile Yapılan Elektroreolojik Ölçümler...............................43

i- ER Verimi Üzerine Derişimin Etkisi……………………………………………..45

ii- Elektrik Alan Kuvvetinin Kayma Gerilimi Üzerine Etkisi………………..……..46

iii- Viskozitenin Elektrik Alan Kuvveti ile Değişimi……………………………….47

iv- Kayma Geriliminin Kayma Hızı ile Değişimi…………………………………..48

v- Kayma Geriliminin Sıcaklıkla Değişimi………………………….……………...49

ii

vi-Viskozitenin Kayma Hızı ile Değişimi…..…………….…………………………50

vii-Elastik Modülün Frekansla Değişimi….……………………..………………….51

5.SONUÇ ..................................................................................................................52 6. KAYNAKLAR......................................................................................................54 ÖZGEÇMİŞ...............................................................................................................59

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

POLİTİYOFEN VE POLİTİYOFEN-KOPOLİMER SİSTEMİNİN ELEKTROREOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Osman KARAGÖLLÜ

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı

Jüri : Doç. Dr. Fethiye GÖDE Yrd.Doç.Dr.MustafaYAVUZ(Danışman) Yrd. Doç. Dr. Songül ŞEN Elektroreolojik (ER) akışkanlar genellikle yalıtkan yağ içerisinde yüksek polarlanma özelliğine sahip koloidal taneciklerden oluşan süspansiyonlardır. ER akışkanlar elektrik alan uygulandığında katı hale geçebilme, elektrik alan uzaklaştırıldığında ise kısa sürede tekrar sıvı hale geçebilme gibi oldukça önemli reolojik davranış sergilerler. Bu ER davranış, şok absorblayıcı cihazlar, debriyaj sistemleri, hidrolik subablar, robot kolları, gökdelenlerin temelleri ve titreşim sönümleyiciler gibi birçok uygulamalarda kullanışlı olabilir. Bu çalışmada, politiyofen ve polimetiltiyenilmetakrilat serbest radikal polimerizasyon yöntemiyle sentezlendi. Politiyofen ve polimetiltiyenilmetakrilatın karakterizasyonu FT-IR, SEM, TGA ve iletkenlik analizleri ile yapıldı. Politiyofen ve polimetiltiyenilmetakrilat kopolimerinin yalıtkan silikon yağı içerisinde çeşitli derişimlerde süspansiyonları hazırlandı. Hazırlanan süspansiyonların ER aktiviteleri incelendi. ER aktivite üzerine derişim, kayma hızı, elektrik alan kuvveti, viskozite, frekans ve kayma geriliminin etkileri araştırıldı. Sonuç olarak, yarı iletken özellik gösteren politiyofen ve polimetiltiyenilmetakrilat sentezlendi. Sentezlenen bu maddelerden politiyofenin yüksek, kopolimerin düşük ER aktivite gösterdiği belirlendi. Anahtar Kelimeler:Elektroreolojik Akışkan, Politiyofen, Poli(metiltiyenilmetakrilat) 2008, 59 sayfa

iv

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

INVESTIGATION OF ELECTRORHEOLOGICAL PROPERTIES OF POLYTHIOPHENE AND POLYTHIOPHENE-COPOLYMER SYSTEM

Osman KARAGÖLLÜ

Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences Chemistry Department

Thesis Committee: Assoc.Prof. Dr. Fethiye GÖDE Asst. Prof. Dr. Mustafa YAVUZ(Supervisor) Asst. Prof. Dr. Songül ŞEN Electrorheological (ER) fluids generally consist of highly polarizable colloidal particles suspended in insulating oil. ER fluids, display remarkable rheological behaviour, being able to convert rapidly and repeatedly from a fluid to a solid when an electric fields is applied or removed. This ER behaviour can be useful in numerous enginering applications such as shock absorbers, clutches, hydraulic valves, arms of robot, foundations of skyscrapers and dampers. In this study, polythiophene and poly(methylthienyl methacrylate) were synthesised by free radicalic polymerisation. Polythiophene and polymethylthienyl methacrylate were characterised by FT-IR, SEM, TGA and conductive measurements.Suspensions of Polythiophene and poly(methylthienyl methacrylate) were prepared in insulating silicone oil. The effects of concentration, shear rate, electric field force, viscosity, frequency and shear stress onto ER activities of suspensions were investigated. As a result, synthesised polythiophene and polymethylthienylmethacrylate. Polythiophene suspensions were shown electrorheological activity but kopolymer were shown low electrorheological activity. Key Words :Electrorheological Fluıds, Polythiophene, Poly(methyl thienylmethacrylate) 2008, 59 pages

v

TEŞEKKÜR

Bu çalışmada; politiyofen ve polimetiltiyenilmetakrilat kopolimeri

sentezlendi.Sentezlenen maddeler karakterize edildi ve ER davranışları incelendi.

Laboratuar sentez çalışmaları S.D.Ü. Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Laboratuarı’nda

gerçekleştirildi. ER analizleri Gazi Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya

Bölümü Elektroreoloji Laboratuarı’nda yapıldı.

Çalışmam süresince yardım ve katkılarını esirgemeyen danışman hocam sayın Yrd.

Doç. Dr. Mustafa YAVUZ’a, sentez çalışmaları ve laboratuarla ilgili katkılarından

dolayı hocam sayın Doç. Dr. Ayşegül UYGUN’a, FT-IR ölçümleri için öğretim

görevlisi Bülent DEDE’ye , laboratuar çalışmalarındaki desteği için Arş. Gör. Ayşe

Gül YAVUZ’a, SEM ölçümleri için Prof. Dr. Zekiye Suludere’ye, ER analizleri

için sayın Doç. Dr. Haşim YILMAZ’a ve sayın Prof. Dr. Halil İbrahim ÜNAL’a

teşekkür ederim.

1251-M-06 No`lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel

Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı’na teşekkür

ederim.

Ayrıca, dersleriyle yetişmeme katkı sağlayan, bu çalışmada yardımcı olan

hocalarımıza, desteğini her zaman yanımda hissettiğim aileme teşekkürlerimi

sunarım.

Osman KARAGÖLLÜ

ISPARTA, 2008

vi

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 2.1. İletkenlik cetveli……………….…………………………………………..6

Şekil 2. 2. Bir ER akışkanda elektrik alan uygulandığında oluşan değişikliklerin

şematik gösterimi……………………………………………………………………11

Şekil 2.3. Elektrik alan kuvveti ve kayma kuvveti uygulandığında bir ER akışkanın

durumu………………………………………………………………………………21

Şekil 2.4. İki paralel plaka arasındaki ER akışkanına kayma hızı ile birlikte

kayma gerilimi uygulandığında ER akışkanda gözlenen yapı değişimi…………….27

Şekil 3.1. Tiyofenin FeCl3 ile oksidatif polimerizasyon mekanizması………… 32

Şekil 3.2. PMTM’nin polimerizasyon mekanizması…………………………….33

Şekil 4.1. Four Probe aletinin şematik görünümü………………………………… 34

Şekil.4.2. a. PT’in FTIR spektrumu.…………………………………...…………...36

Şekil.4.2.b. PMTM’ın FTIR spektrumu…..………………………………………...36

Şekil.4.3.a. PT TGA eğrisi………………………………………...………………...38

Şekil.4.3.b. PMTM TGA eğrisi…………………………………………………..…38

Şekil.4.4.a. PT SEM fotoğrafı (500X)…..………….……………………………....40

Şekil.4.4.b. PT SEM fotoğrafı (2500X)...…………………………………………...40

Şekil.4.5.a. PMTM SEM fotoğrafı (500X)………………………………………….41

Şekil.4.5.b. PMTM SEM fotoğrafı (2500X).………………...……………………..41

Şekil 4.6.a. PT’in tanecik büyüklüğü dağılımı diagramı ……....…………...……....42

Şekil 4.6.b. PMTM’ın tanecik büyüklüğü dağılımı diagramı ……….……………...43

Şekil 4.7. PT ve PMTM koloidal kararlılığına derişimin etkisi…...………..………44

Şekil 4. 8. Elektroreometre………………………………………………..………...45

Şekil 4.9.ER verimi üzerine derişiminin etkisi etkisi …..…………………………..46

Şekil 4.10. Elektrik alan kuvvetinin kayma gerilimi üzerine etkisi…………………47

Şekil 4.11. Viskozitenin elektrik alan ile değişimi………………………………….48

Şekil 4.12. Kayma geriliminin kayma hızı ile değişimi………..……………………49

Şekil 4.13.Kayma gerilimi sıcaklıkla değişimi……………………………………...50

Şekil 4.14. Viskozitenin kayma hızı ile değişimi…………………………………...51

Şekil 4.15. Elastik modülün frekans ile değişimi…………………………………...52

vii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 2.1. Bazı konjuge polimerlerin yapıları ve iletkenlikleri…………………….7

Çizelge 2. 2. Oksit ER akışkanlar……..…………………………………………….16

Çizelge 2. 3. Oksit olmayan ER materyaller…..…………………………………….17

Çizelge 2. 4. Organik ve polimerik ER akışkanlar………………………………….18

Çizelge 2. 5. Oksit ER materyaller………………………………………………….19

Çizelge.4. 1. Polimerlerin iletkenlik değerleri……………...………………………35

Çizelge 4.2. Polimerlerin termal bozunma sıcaklıkları……………………………...39

viii

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

ER Elektroreolojik Akışkanlar

PT Politiyofen

PMTM Polimetiltiyenilmetakrilat

Vd. Ve diğerleri

c Derişim

T Sıcaklık ( 0C )

kV Kilo Volt

G’ Storage Modül

G’’ Loss Modül

SEM Taramalı Elektron Mikroskobu

FT-IR Fourier Trasform Infrared Spektrometrisi

TGA Termal Kütle Analizi

DC Doğru Akım

AC Alternatif Akım

Pas Viskozite Birimi

E Elektrik alanı

˚C Santigrat

τ Kayma gerilimi

γ& Kayma hızı

εo Boşluğun dielektrik sabiti

η Viskozite

ηs Süspansiyon viskozitesi

f Frekans

ρ Yoğunluk

σ İletkenlik

ρ Tanecikler arası mesafe

SO Silikon yağı

ix

1.GİRİŞ

İletken polimerler (konjuge polimerler), metallerin ve yarı iletkenlerin elektronik

özellikleri ile polimerlerin kimyasal ve mekanik özelliklerinin birleştiği sentetik

metallerin yeni bir sınıfıdır. Konjugasyon yapabilen sistemlerin iyonik tuzları

sentezlenerek iletken polimerler hazırlanır. Günümüzde yeni polimer sentezinden

ziyade polimerlerin mekanik ve termal özelliklerinin iyileştirilmesi, endüstride

kullanım alanlarının yaygınlaştırılması, fiziksel ve kimyasal özelliklerinin

iyileştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmaktadır.

Polipirol (PPy), polianilin (PAn), politiyofen (PT), poliasetilen (PA), poli(p-fenilen)

(PPP), polifuran (PFu), poli(N-vinil karbazol) (PVK) ve bunların türevleri olan

iletken polimerler; yarı iletken çipler, entegre devreler, hafif pil bileşenleri, sensörler,

korozyon inhibitörü, antistatik kaplama, antistatik ambalaj, transistör,diod,düz

televizyon ekranı, güneş ışığı paneli ve elektroreolojik malzeme gibi bir çok

uygulama alanına sahiptirler.

Beş üyeli heterohalkalı yapılardan biri olan tiyofen monomerinin neme ve oksijene

karşı kararlılığı, dopinglendiğinde yüksek iletkenlik göstermesi, politiyofen

yapısında çok sayıda aromatik halkanın ard arda dizilmesi sonucu delokalize olabilen

π orbitallerinin varlığı ve zayıf dopantlarla bile polimerleşebilmesi gibi özellikleri

sayesinde araştırmacıların ilgisini çekmiştir (Gutierrez ve Ford, 1984). Politiyofen

(PT) çeşitli dopantlarla yükseltgenerek veya indirgenerek genellikle kimyasal ve

elektrokimyasal yöntemlerle sentezlenmiştir. Kimyasal polimerleşmede monomerin

yükseltgenme potansiyeli büyük bir öneme sahiptir. Tiyofenin yükseltgenme

potansiyeli düşük olduğu için kimyasal yöntem ile iyi sonuçlar alınmaktadır.

İletken polimerlerin zayıf çözünürlük ve mekanik özelliklerini iyileştirmek, kullanım

alanlarını artırmak amacıyla konuk materyaller ile kompozitleri hazırlanmaktadır.

Kompozit, belirli bir amaca yönelik olarak, en az iki farklı malzemenin bir araya

getirilmesiyle meydana gelen malzeme grubudur. Üç boyutlu nitelikteki bu biraraya

getirmede amaç, bileşenlerin hiçbirinde tek başına mevcut olmayan bir özelliğin elde

1

edilmesidir. Diğer bir deyişle, amaçlanan doğrultuda bileşenlerin daha üstün

özelliklere sahip bir malzeme üretilmesi hedeflenmektedir. İletken polimer

kompozitler günümüzde birçok uygulamada metal malzemelerin yerini almaktadır.

Politiyofen, polianilin, polipirol, polifuran gibi iletken polimerlerle hazırlanan

kompozitler daha iyi mekanik, termal, ve yapısal özelliklere sahip olabilmektedir.

Kimyasal ve elektrokimyasal polimerleşme kompozit sentezinde en çok kullanılan

iki yöntemdir.Bunların da birçok çeşidi uygulanmaktadır.Kil-polimer kompozit

sentezinde daha çok üç farklı kimyasal yöntem kullanılmaktadır. Bunlar; sıvı

monomer veya monomer çözeltisinde şişirilen kilin üzerine başlatıcının ( yükseltgen)

ilavesi şeklinde uygulanan yerinde polimerleşme, polar bir çözücüde şişirilmiş kilin

üzerine polimer ilavesi şeklinde uygulanan çözücü polimerleşmesi ve erimiş

polimerin kille karıştırılırken ortamın ısıtılması şeklinde uygulanan erimiş

tabakalaşma polimerleşmesidir.Bu tür kompozitlerde genellikle tabakalanmış

yapılarından dolayı montmorillonit, hektorit ve sentetik mika gibi smektit tipi killer

kullanılmaktadır.

Maddenin akışı ve deformasyonu ile ilgili çalışmaları konu edinen bilim dalına

reoloji denir. Elektroreoloji ile ilgili ilk çalışma Winslow tarafından rapor edilmiştir

(Winslow, 1949). Elektroreoloji elektrik alanının sıvı dispersiyonlar üzerindeki etkisi

ile ilgilenir.Bu etki ya sıvının akmaya karşı gösterdiği direnç yada sıvının katıya

dönüşümü şeklinde kendini gösterir. Bu olayı etkileyen en önemli etmenler elektrik

alan kuvveti, alan frekansı, kayma hızı ve sıvının derişimidir. Bir elektroreolojik

(ER) akışkan, yarıiletken bir materyalden hazırlanan taneciklerin yada yarı iletken

sıvı bir materyalin yalıtkan bir ortama ilave edilmesiyle elde edilir. Reolojik

özellikler ( viskozite, kayma gerilimi, kayma modülü vb. ) bir ER akışkanın elektrik

alan kuvveti altında mm başına çeşitli kV elektrik alan kuvveti uygulanmasıyla

tersinir olarak elektriksel özelliklerinin değişim göstermesidir.ER akışkanların

mekanik özellikleri, geniş bir aralıkta kolayca kontrol edilebildiği için, ER akışkanlar

çeşitli endüstriyel alanlarda elektronik ve mekanik ara birimler olarak kullanılabilir.

Örnek olarak, otomotiv endüstrisinde debriyaj,fren ve titreşim sönümleyen

sistemlerde, robotların kol eklemlerinde kullanılabileceği rapor edilmektedir

2

(Lengalova vd., 2003). ER etkiyi Winslow’un 1949 yılında ilk kez rapor etmesiyle,

potansiyel uygulama alanlarından dolayı akademik ve endüstriyel alanlarda büyük

ilgi toplamıştır. ER araçların endüstriyel olarak uygulanabilirliği ve ER etkinin

mekanizması üzerine literatürde bir çok çalışma gerçekleştirilmiştir.

ER akışkanlar ve ER etkinin mekanizması ile endüstriyel olarak uygulanabilir ER

cihazların tasarımı konusunda geniş kapsamlı çalışmalar yapılmıştır. Klass ve

Martinek tarafından yapılan çalışmalarda ER sıvıların viskozitelerinin alan

kuvvetinin karesiyle doğru orantılı olarak arttığı belirlenmiştir.ER akışkanlar üzerine

yapılan çalışmaların sayısı 1980 yılından sonra oldukça artmıştır.

Block ve Kelly tarafından yapılan bir çalışmada metal yük-transfer komplekslerinin

(örnek olarak, bakır ftalosiyanin) ve elektriksel olarak iletken polimerlerin su ilavesi

olmadan ER etkisi gösterdiğini öne sürmüşlerdir. Bu çalışma ile aluminasilikat,

poli(acene kinonlar) ve polipiridin tuzlarının kuru ER tanecikler olarak

kullanılabileceklerini belirtmişlerdir ( Block ve Kelly, 1988 ).

Whittle, dipol-dipol etkileşimleri üzerinde kurulmuş olan bir ER akışkanın bilgisayar

simulasyonunu incelemiştir. Bu tür çalışmaların amacı, ER etkinin kuvvetine etki

eden değişik faktörlerle ilgili nicel bilgi elde etmek ve bu işlemin kinetiğini

anlayabilmektir. Whittle, ER yapıda lif oluşumunun gözlendiğini ve reolojik

sonuçların nicel olarak deneysel olanlara benzerlik gösterdiğini belirtmiştir. Ayrıca

iletkenliğin ER etkideki muhtemel rolünü de kısaca değerlendirmiştir.

Bu çalışmada, ER özellikleri incelenmek üzere PT ve PMTM polimerleri

süspansiyon ortamında radikalik yöntemle sentezlenmiştir. Polimerlerin IR

spektroskopisi, SEM, TGA ve tanecik boyut analizi yöntemleri ile

karakterizasyonları yapılmış, four-probe yöntemiyle iletkenlikleri ölçülmüş ve çeşitli

derişimlerde yalıtkan silikon yağ içerisinde süspansiyonları hazırlanarak ER

özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca yalıtkan silikon yağ içerisindeki dispersiyon

kararlılıkları ölçülmüştür. Süspansiyonların ER aktivite üzerine kayma hızı, derişim,

elektrik alan kuvveti ve viskozite etkisi belirlenmiştir.

3

Ayrıca ER akışkanların fiziksel mekanizması araştırılarak, dış elektrik alan kuvveti

altında sıvı veya dielektrik süspansiyonun değişimi ile ilgili literatür bilgileri

verilmiştir. ER etkide anahtar rol oynayan önemli fiziksel parametreler özetlenmiştir.

4

2. KAYNAK ÖZETLERİ

2.1. İletken Polimerler

İletken polimerler keşfedilmeden önce polimerlerin yalıtkan olduğu

düşünülmekteydi. Bunun sebebi, polimer zincirindeki atomların kovalent bağlarla

bağlı olmasıdır. Metaller, elektron bulutu ile çevrili, değerlik elektronları delokalize

olabilen ve metalik bağlar yapabilen iletkenlerdir. Karbon atomları ile doyurulmuş

kovalent bağlı moleküllerde değerlik elektronlarının delokalizasyonu bile söz konusu

değildir. Dolayısıyla yük taşıyıcı türlerin hareketi de olanaksızdır. Bir karbon atomlu

konjuge molekülde π bağı elektronlarının etkileşimiyle elektron delokalizasyonu

sağlanabilir ve uzun konjuge molekül iletken hale geçebilir (Sukumar vd., 1994).

İletkenlik özelliği elektronların serbestçe hareket etme özelliğidir. Atomik bağ

sistemine sahip olan katılarda elektronlar belirli enerji bandlarında hareket ederler.

Her enerji bandının kendisine özgü elektron alabilme yeteneği bellidir. Bu bandlar

dolu ya da boş olabilir. Elektronların ise bir enerji bandında bulunabilmeleri için belli

bir enerjiye sahip olmaları gerekir. Bandlar tam boş ve tam dolu olmadığı için

iletkenlik gözlenir. Yalıtkanlarda ise bu bandlar tam dolu veya boş olduğundan

iletkenlik söz konusu değildir.

Elektron içeren en yüksek enerji bandına değerlik (valans) bandı ve bunun üstündeki

boş enerji bandına ise iletkenlik bandı denir. Yalıtkanlarda bu iki band geniş bir

yasak enerji aralığı ile birbirinden ayrılmış durumdadır. Yarı iletkenlerde ise bu

yasak bölge dar olup bir ışık ve ısı kaynağından alınan 1 eV gibi bir enerji ile

elektronlar bu yasak bölgeden geçebilir ve iletkenlik gösterebilirler. Metallerde ise

bu iki bandın üst üste gelip elektronların kolayca hareket etmesiyle iletkenlik

sağlanmış olur.

Günümüzde bazı polimerlerin metallerle yalıtkanlar arası bir iletkenliğe sahip

oldukları bilinmektedir. Bu polimerler iletken polimerlerdir. Fotoiletken polimerlerde

iletkenlik fotokimyasal yöntemle gerçekleştirilmiştir. Normal hallerinde yalıtkan

5

olan bazı polimerlerin yükseltgen veya indirgen bir madde ile muamele edilerek

tuzları hazırlanır. Bu şekilde metallerle karşılaştırılabilecek düzeyde iletken

polimerler elde edilir (Cowie vd., 1991). Bir çalışmada (Lei vd., 1992), polipirol

(PPy) polimeri dopinglenmiş ve Şekil 2.2.’de görüldüğü gibi elektronik band

yapısına sahip olduğu belirlenmiştir. PPy’ün elektronlarının değerlik bandından

bipolaron banda veya değerlik bandından karşıbipolaron bandına geçişleri

absorpsiyon spektrumu ile tespit edilmiştir. Polimer zinciri uzunluğunun ve

dolayısıyla konjugasyonun artmasıyla bu geçişlerin ve iletkenliğin arttığı

belirlenmiştir.Polikonjuge polimerlerin çoğunda iletkenlik 1,0x10-7 Scm-1 ile 1,0x102

Scm-1 aralığında değişir (Seanor vd., 1982).

Şekil 2.1’de iletken polimerlerin iletkenlik aralığı gösterilmiştir.

Şekil 2.1. İletkenlik Cetveli (Sarı , 1998)

Yarı iletkenler ve konjuge polimerler için elektriksel iletkenlik, değiştirilebilen bir

elektrik alanında, zamanın bir fonksiyonu olarak sıcaklıkla üstel olarak

değişmektedir. Bu da Arrhenius tipinde bir eşitlikle verilir (Seanor vd., 1982).

σ = σo e-Ea/kT (2.1)

6

Bu eşitlikte, σ: İletkenlik (S cm-1), σo: Sabit, Ea: Aktifleşme enerjisidir ve bu

enerjideki değişiklikler polimerlerde sıklıkla camsı geçiş sıcaklıkları (Tg) civarında

gözlenir. k: Boltzmann sabiti, T: Mutlak sıcaklıktır. Elektriksel iletkenlik (σ), aynı

zamanda yük taşıyıcı türlerin sayısı (ni), her bir taşıyıcının üzerindeki yük (εi) ve

taşıyıcının mobilitesi (µi) ile de doğru orantılıdır.

Çizelge 2.1. Doping yapılmış bazı konjuge polimerlerin yapıları ve iletkenlikleri

Polimer

Yapısı Doping Yöntemi İletkenliği (S cm-1)

Poliasetilen

Poli (p-fenilen)

Poli (p-fenilen sülfür)

Polipirol

Politiyofen

Poli(fenil-kinolin)

n

n

S

n

NH

n

Sn

N

C 6H5

n

Kimyasal

Elektrokimyasal

(AsF5, I2, Li, K)

Kimyasal

(AsF5, Li, K)

Kimyasal (AsF5)

Elektrokimyasal

Elektrokimyasal

Elektrokimyasal

Kimyasal

(Sodyum naftalür)

500-1,5x105

500

1

600

100

50

7

2.2. Reoloji

Reoloji, Yunanca akış anlamına gelen “rheo” kelimesinden türemiş bir sözcüktür.

Tanım olarak; her türlü malzemenin akış davranışının incelendiği bilim dalı olmasına

rağmen reoloji araştırmacıları tarafından yalnızca katı ve sıvı malzemelerin akış

davranışlarının incelenmesi ile sınırlandırılmıştır. Su, yağ gibi sıvılar bilinen akış

özellikleri sergiledikleri halde, mayonez, bal, oyun hamuru, diş macunu gibi

malzemeler daha karmaşık ve alışılmadık akış davranışı gösterirler. Reoloji bu

karmaşık malzemelerin akış davranışları üzerine eğilen bilim dalıdır.

2. 3. Elektroreoloji Olayı

Elektroreoloji, elektrik alana maruz kalan bir akışkanın, akış özelliklerinde meydana

gelen değişimlerin incelendiği bilim dalıdır.

Tarihte elektroreoloji olayının ilk adımı 1896 da Alexander Wilmer Duff tarafından

atılmıştır. Duff, gliserin, kunduz yağı ve ağır parafin üzerinden elektrik alan

geçirerek viskozitelerindeki küçük değişimi gözlemlemiştir(Makela, 1999). Yine 19.

yüzyılda Priestley ve Wincler, nötral parçacıkların dielektrik duyarlılıktaki

süspansiyon ortamından elektrik geçirilmesiyle birbirine bitişik inci tanecikleri gibi

sıralandığını keşfetmişlerdir (Makela, 1999). Ancak elektroreolojik ve

magnetoreolojik parçacıklarla aktif olarak çalışılmaya başlanması, 1940’larda Willis

M.Winslow tarafından gerçekleştirildi. Winslow’ un 1940’larda aldığı üç patentten

(Makela, 1962) ilki 1947’de ER akışkanın tork şanzımanında uygulanmasıyla ilgili

olarak verildi. Daha sonra araştırma sonuçlarını yayınlamasıyla elektroreoloji bilimi

doğmuş oldu ve onu keşfeden bilim adamının ismini alarak “Winslow Etkisi” olarak

anıldı (Winslow, 1947).

ER, elektrik alanın sıvı dispersiyonlar üzerine olan etkisiyle ilgilenir. Bu etki ya

sıvının akmaya karşı gösterdiği direnç ya da sıvının katıya dönüşümü şeklinde

kendini gösterir. Bu olayı etkileyen en önemli faktörler elektrik alan kuvvetinin

8

büyüklüğü, alan frekansı, kayma hızı, kayma gerilimi, sıcaklık, tanecik boyutu,

süspansiyon derişimi (veya tanecik hacim kesri) ve promoter olarak rapor edilmiştir

(Winslow, 1947).

2.4. Elektroreolojik Akışkanların Reolojisi

Bir akışkanın elektroreolojik yanıt vermesinin sebebi, sürekli faza uygulanan sabit

elektrik alanla birlikte dağılmış parçacıkların polarize olmasıdır. Elektrik alan

uygulanmasıyla komşu parçacıklar birbirini çekmekte, elektrotlara dik, lif yapıları

oluşmaktadır. Oluşan bu yapılar, süspansiyonun reolojisinde ilginç değişiklikler

meydana getirir. Süspansiyonun viskozitesinde büyük artışlar ortaya koyar. Yani

süspansiyonların reolojik özellikleri; parçacıklardan lif yapıları oluşturan elektrik

kuvvetleri ile bu yapıları deforme edip bozma eğilimindeki akış kuvvetleri arasındaki

dengeye bağlıdır. Bir ER akışkanın reolojik özellikleri, elektrik alan uygulandığında,

Newtonian’ dan Bingham türü akışa geçiş sergiler (Plockharski vd., 1997).

2.5. Elektroreolojik Akışkanlar

Elektroreolojik akışkanların oluşturulması basit bir işlemdir. Yalıtkan bir sıvı içinde

dağıtılmış mikrometre boyutunda parçacıklardan meydana gelirler. Taşıyıcı sıvı ve

tanecik haricinde surfaktantlar veya aktive edici maddeler de kullanılabilir. Bir ER

akışkanda hem taşıyıcı sıvı hem de tanecikler kutuplanabilir özellikte olabilir. ER

akışkan oluşturulurken kullanım amacına uygun doğrultuda bileşenler seçilmelidir.

ER akışkanda kullanılan taşıyıcı sıvı ile tanecikler arasındaki dielektriksel uyum, ER

etkiye artış sağlar. Polimerler elektriksel özelliklerinin modifiye edilebilirliklerine

bağlı olarak ER malzemelerin önemli bir sınıfını oluştururlar. ER malzemelerin

elektrik alan kuvvetinin etkisiyle viskozitelerinde birkaç milisaniyede gösterdikleri

artış, titreşimin kontrol edilebilmesi ve enerjinin aktarılabilmesi için eşsiz bir

mekanizma sergiler. Yarı iletkenlerden daha düşük iletkenlik değerlerine sahip

tanecik içeren süspansiyonların ER aktivitesi, genellikle hidrofilik katkılara bağlıdır.

9

Bu hidrofilik etki, tanecik yüzeyini aktive ederek taneciklerin kutuplanmasına sebep

olur. Hem organik hem de inorganik tanecikler için aktive edici olarak en çok su

kullanılır. Katkı maddesi olarak surfaktantlar ve diğer polar sıvılar da önerilir

(Lee vd., 1998).

Elektroreolojik akışkanların elektrik alan kuvvetinin etkisiyle katılaşması şöyle

açıklanır; süspansiyonlara uygulanan elektrik alan kuvvetinin etkisiyle hemen hemen

tüm tanecikler, zıt yüklü kutuplarının yan yana dizildiği bir yapı oluşturur. Bu zıt

kutuplar arasındaki çekim kuvveti parçacıkları birbirine yapıştırır. Birbirini izleyen

parçacıklar tıpkı ipe dizilen zincirler gibi uç uca eklenerek sıralanır. ER bir akışkan

içerisinde parçacıklar tarafından oluşturulan zincirler akışkan kabının bir ucundan

diğer ucuna doğru hızla büyür. ER etki bu zincirlerden meydana gelen kayma

geriliminden kaynaklanır.

Süspansiyonun kayma gerilimi büyük ölçüde tanecik derişimlerine bağlıdır. Akışkan

içindeki tanecik derişimi ne kadar fazla ise, akışkanın kayma gerilimi o kadar

fazladır.

İdeal bir ER akışkanın şu özelliklere sahip olduğu varsayılır (Makela, 1999):

• Tanecikler küresel ve eşit tanecik boyutlarındadır.

• ER akışkanlar için elektrostatik etkileşim baskın etkileşimdir. Diğerleri ihmal

edilir.

• Her bir tanecik dizisindeki kutuplaşma özdeştir.

• Mükemmel ve doğru şeklindeki tanecik zincirleri, elektrot boşluğu boyunca

düzgün olarak yayılır.

• Dizi kaydırıldığında statik (durgun) ya da yarı statik durumların oluşum oranı

düşüktür.

• Kayma boyunca bütün taneciklerin ayrılması özdeştir.

10

2. 6. Elektroreolojik Akışkanlarda Yapı Oluşumu

Winslow ve ardından diğer araştırmacılar (Kikuchi vd., 1973) yaptıkları deneylerde

ER akışların içerisindeki taneciklerin elektrik alan (E), uygulandığında lif yapısı

oluşturduklarını gözlemişlerdir. Bu liflerin statik akma verimini (τ0), elektrik alana

ilişkilendiren mekanik bağlantılar sağladığı varsayıldığından ER olayında bunlar çok

önemli kabul edilmiştir. Bununla birlikte elektrotlar kutuplaşıp ER akışkan akmaz

iken elektrotlar arasında sağlanan uzaysal bağlantı, aşırı kayma gerilimini, ∆τ (τE≠ 0-τ

E=0), kendi başına açıklamaya yetmez. Bu akış esnasında hiçbir etkileşim veya

assosiasyon olmadığı anlamına gelmez, aksine bu tür yapıların akış esnasında

elektrotlar arası boşluğu nasıl doldurabildiklerini anlamak zordur. Lif oluşumunun

mikroskobik gözlemleri, elektrot takılmış olan çok dar mesafeli mikroskop

yarıklarında ve seyreltik akışkanlarda yapılmıştır. En gerçekçi durumlarda akışın

olduğu hücredeki elektrotlar arası mesafe 1 mm dir ve bu tür assosiasyon olaylarının

doğrudan gözlenebilmeleri, ER akışkanlar optik ölçümler için oldukça bulanık

olduklarından zordur.

ER akışkanların durgun olduğu durumlarda, diğer elektrik sistemlerinde ve onların

magnetik analoglarında olduğu gibi, akışkan içerisindeki taneciklerin elektrik alan

etkisiyle Şekil 2.2’ de görüldüğü gibi polarlanıp zincir oluşturarak assosiasyona

uğramaları beklenilmektedir.

(a) (b)

Şekil 2.2. Silikon yağı içerisinde dağılmış PT taneciklerine elektrik alan uygulandığında oluşan değişikliklerin şematik gösterilişi. (a) Elektrik alan uygulanmadan önce (b) Elektrik alan uygulandığında ER taneciklerin durumu

11

Bu durumun ER olayında ne derece önemli olduğu ise hala çözüm bekleyen bir

konudur. Kullanışlı ER etkiler gösterebilen sistemlerin karakterizasyonunda birtakım

güçlükler gözlenir. Öncelikle ER etki çözücü ve tanecikler arasındaki büyük

dielektrik farkı ile yakından ilgilidir. Dış elektrik alan etkisi altında bu fark

süspansiyon içerisinde homojen olmayan elektrik alanlar meydana getirir. Bu da ER

akışkanı zincir şeklinde assosiye olmuş veya lif şeklini almış yapılara götürür. ER

aktivitesi gösteren süspansiyonların viskoziteleri elektrik alanın artışına bağlı olarak

artar. Bunun nedeni süspansiyon içerisindeki elektriksel olarak uyarılmış tanecikler

arasındaki etkileşimler ve hidrodinamik kuvvetlerdir.

2. 7. Süspansiyon Ortamının Özellikleri

ER akışkanlarda süspansiyon ortamının düşük iletkenliğe sahip olması

gerekir.Süspansiyon ortamı olarak silikon yağı, yemek yağı, gaz yağı, mineral yağı,

ve halojenlenmiş hidrokarbonlar olmak üzere pek çok sıvılar kullanılmıştır.Bu düşük

polariteli sıvıların bağıl dielektrik sabitleri 2-15 ve iletkenlikleri de 10-7-10-12 ohm-1

m-1’ dir. ER davranış sergileyen organik tanecikler ise un, mikro kristal yapıdaki

selüloz iyon değiştirici reçineler ve sabunlardır. Uygulanan elektrik alanına büyük

tepki gösterebilmek ve büyük miktarda ER etkisi oluşturabilmek için organik

taneciklerin oluşturduğu süspansiyonların pek çoğu süspansiyon ortamında küçük

miktarlarda ( ppm mertebesinde ) suyun varlığına ihtiyaç duyarlar. Bununla birlikte,

suyun varlığı süspansiyon ortamının iletkenliğini artırır ve ER sıvıların uygulama

alanlarında güçlükler doğurur. Silisyum, titan ve diğer metal oksitler literatürde ER

tanecikler olarak belirtilmişler. Suyun yine bu taneciklerin elektrik alan

uygulandığında gösterdikleri ER tepkilerinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir.

Son zamanlarda Block ve Kelly, metal yük-transferi komplekslerinin (örneğin bakır

ftalosiyanin) ve elektriksel olarak iletken polimerlerin (polianilin ve polipirol) su

ilavesi olmadan ER etkiler gösterdiğini iddia etmişlerdir.

Ayrıca aluminasilikat, poli(acene-kinonlar) ve polipiridin tuzlarının da kuru ER

tanecikler olarak kullanılabilecekleri bilinmektedir (Block ve Kelly, 1988).

12

2. 8. ER Tanecik Özellikleri

ER süspansiyonlar içerisinde bulunan tanecikler genellikle küresel bir yapıdadırlar ve

büyüklükleri de submikronlardan mikronlara kadar değişebilmektedir. Tanecik

büyüklüğü dağılımı çok geniş veya çok dar olabilmektedir. Literatürde genellikle 100

mikrona kadar olması istenir.Çeşitli tanecik büyüklüğü aralığını kapsayan çok iyi

karakterize edilmiş model sistemlerin olmayışı nedeniyle tanecik büyüklüğü

dağılımının ER tepkiye etkisi üzerine ayrıntılı çalışmalar henüz yapılamamıştır.

Küresel olmayan tanecikler de ER aktivite göstermektedir. Fakat bunlar çok az

sayıdaki çalışmalara konu olmuştur.

Elektroreolojik davranış gösteren süspansiyonlar polar olmayan sıvılar içerisinde

%5-50 hacim fraksiyonlarında polar olan katı tanecikleri içerebilir. Kural olarak

tanecik hacim fraksiyonu arttıkça kuvvet transfer kapasiteleri artar. Bununla birlikte

yüksek hacim fraksiyonlarında çözeltinin doygunluğa eriştiği gözlenmiştir.Düşük

elektrik alan kuvvetlerinde, süspansiyonların dielektrik sabitleri ve iletkenlikleri

hacim fraksiyonlarına ve mevcut suyun miktarına bağlıdır. Elektrik alan yokluğunda

süspansiyonun viskozitesi genellikle poise-santipoise aralığındadır ve bütün koloidal

süspansiyonlarda olduğu gibi bu özellik süspansiyonun hacim fraksiyonuna ve

tanecik assosiyasyon derecesine bağlıdır. Elektrik alanın sıfır olduğu durumda

süspansiyondan büyük bir elektroreolojik karşılık alabilmek için derişimin çok

yüksek olmadığı kararlı süspansiyona ihtiyaç vardır. Elekroreolojik akışkan

hazırlamadaki güçlüklerden birisi de uzun süre ve çeşitli çevre şartlarında koloidal

kararlılığın muhafaza edilememesidir.

Kullanışlı ER etkiler gösterebilen sistemlerin karakterizasyonunda bir takım

güçlükler gözlenir. Öncelikle, ER etki çözücü ve tanecikler arasındaki büyük

dielektrik farkı ile yakından ilgilidir. Dış elektrik alanların etkisi altındaki bu fark

süspansiyon içerisinde homojen olmayan elektrik alanları meydana getirir bu da ER

akışkanı zincir şeklinde assosiye olmuş veya lif şeklini almış yapılara götürür.ER

aktivite gösteren süspansiyonların viskoziteleri elektrik alanındaki artışa bağlı olarak

artar.Bunun nedeni süspansiyon içerisindeki elektriksel olarak uyarılmış tanecikler

arasındaki etkileşimler ve hidrodinamik kuvvetlerdir.

13

Elektroreolojk akışkanların kimya, fizik, elektronik, optik, materyal bilimi ve

biyomedikal alanlarında çok önemli uygulama alanları vardır (Xia ve Wang, 2003 ).

Bu konudaki patent literatür bir süre daha araştırma ve hesaplamalar yapıldıktan

sonra yukarıdaki alanlarda ER akışkanlara ilginin daha da artacağını göstermektedir.

Bu alandaki sınırlayıcı ana faktör hala bir bütün olarak çok iyi performans

gösterebilecek ER akışkanların sentezlenememiş olmasıdır. Bazı uygulama

alanlarında özellikle düşük sıfır alan viskozitesi (elektrik alan uygulanmadığı andaki

akışkanın viskozitesi) olan ve yüksek verim gösteren sıvılara ihtiyaç vardır. Bu

akışkanlarda aranan bir başka özellik de çökelme oluşturmaya karşı koloidal

kararlılık gösterebilmeleri, artık bırakmamaları ve yüksek sıcaklıklarda uzun süre

kullanılabilecek kararlılıkta olabilmeleridir ( Lengalova vd., 2003).

2. 9. ER Materyaller

Çoğu ER akışkanlar katı parçacıkların polar olmayan yalıtkan sıvılarda dispers

edilmesinden meydana gelir. Katı parçacıklar, inorganik ametaller, organik ve

polimerik yarı iletkenlerden oluşur, inorganik maddeler basitçe iyonik kristal

maddeler, genellikle yapılarında konjuge π bağı bulunduran organik ve polimerik

yarı iletken maddeler ve elektronik iletken materyaller şeklinde sıralanabilir. Sıvı faz

olarak genellikle silikon yağı, bitkisel yağlar, mineral yağı, parafin yağı ve

klorlanmış hidrokarbon yağları gibi yağlar kullanılır. Bu yağlar düşük iletkenlik ve

yüksek bozunabilme kuvvetine sahip olmalıdır.

İyi bir ER akışkan; 2 kV/mm elektrik alan kuvveti altında istenildiğinde 5 kPa’dan

daha yüksek bir gerilime sahip olmalıdır, ER akışkan 20 µA/cm2 den daha az bir

akım yoğunluğuna sahip olmalıdır, geniş çalışma sıcaklığı aralığına sahip olmalı

(- 30 0C- ile +120 0C arasında), kısa karşılık verme zamanına sahip olmalıdır, ( ER

akışkanlar 10-3 saniyede karşılık verebilirler), ER akışkan fiziksel ve kimyasal olarak

dayanıklı olmalı, çökelme ve maddenin bozunması gibi problemleri olmamalıdır, iyi

bir ER akışkan için tanecik boyutu 0,1 ile 100 µm ve uygulanan elektrik alan 0,5 ile

3kV/mm olmalıdır (Klingenberg vd., 1989). ER akışkanlar için genel olarak üç

bileşenden bahsedilebilir; dağılan faz, dağıtıcı faz ve promoter denilen ortama küçük

14

miktarda ilave edilen, inorganik tuzlar, yüzey aktif maddeler, su ve alkol gibi

maddeler. ER akışkanlar homojen yada heterojen olabilir. Heterojen olanlar,

inorganik, organik yada polimerik tanecikler gibi maddelerdir.

2. 9. 1. Sıvı Sürekli Faz

Sıvı sürekli faz olarak ER akışkanlarda genellikle bir yalıtkan yağ kullanılır.

(Stangroom, 1983), ideal bir dispersiyon ortamı olabilecek maddeler için şunları

sıralamıştır. Yüksek kaynama sıcaklığı ve düşük donma sıcaklığı olmalı, diğer bir

ifadeyle kolay buharlaşmamalı ve geniş çalışma sıcaklığı aralığına sahip olmalı, sıfır

elektrik alan kuvvetinde süspansiyon viskozitesi düşük olmalı, yüksek dayanıklılığa

ve yüksek bozunma gerilimine sahip olmalı, yüksek elektrik alan kuvvetine dayanıklı

olmalı, yoğunluğu yüksek olmalı, katı tanecikler ile sıvının yoğunluğu aynı

olduğunda çökelme olmamalı, yüksek kimyasal dayanıklılığa sahip olmalı, ER

akışkan hazırlanırken sıvı ortam bozunmamalı ve diğer bileşenlerle reaksiyona

girmemeli, ER akışkan hidrofobik olmalı, çevreden çok nem çekmemeli, zararsız ve

ucuz olmalıdır.

Günümüzde yağ materyalleri olarak; silikon yağı, bitkisel yağ, mineral yağı, parafin,

gaz yağı, klorlanmış hidrokarbon, transformer yağı vb.gibi yüksek yoğunluklu

yağlar, floro yada fenil silikon yağları kullanılmaktadır.

2. 9. 2. Dağılan Faz

2. 9.2. 1. Katı Tanecikler – Heterojen ER Materyaller

i) İnorganik Oksit Materyaller

Bazı metal oksitleri yada seramik materyallerinin tozları gibi oksitlerin iyi bir ER

etki ortaya koyduğu tespit edilmiştir. ER akışkanların bileşenleri çizelge 2. 2’de

belirtilmiştir (Hao, 2002).

15

Çizelge 2. 2. Oksit ER akışkanlar

ii) Oksit Olmayan İnorganik Materyaller

Oksit olmayan inorganik ER akışkanlar 1980’li yılların başından 1990’lı yılların

başına kadar oldukça gelişmiştir.Bu tür akışkanlar su içermeleri durumunda yüksek

ER etki gösterirler. Bunlardan aluminasilikatlar ve zeolit grubu materyalleri büyük

öneme sahiptir.

16

Dağılan Faz Dağılma Ortamı Katkılar

Piezoelektrik Seramik Mineral yağı yada ksilen Su yada gliserol oleat

Demir (II/III) oksit Petrol Fraksiyonları yada

dibütilsebekat

Su yada yüzey aktif

maddeler

Silika Gaz yağı, dibütilsebekat,

Mineral yağı, silikon yağı

Su ve sabun

Kalay (II) oksit Petrol fraksiyonları Su ve yüzey aktif maddeler

Titanyum dioksit Mineral yağı yada p-ksilen

veya poli fenilmetilsiloksan

Su ve gliserol oleatları

Al2O3,Cu2SO4,MgO2,

ZnO,MnO2,CoO,ZrO2

vb.

Mineral yağı Polibütil süksimid

Çizelge 2. 3. Oksit olmayan ER materyaller

iii) Organik ve Polimerik Materyaller

Çoğu oksit olmayan inorganik ER akışkanların iletkenlikleri yüksek olması

nedeniyle ER etkiler de yüksektir.Yapılarında su içermezler. Dispers olan fazın

yoğunluğu dispersiyon ortamından daha yüksek ve süspansiyon genellikle

değişkendir.ER araçlar için tanecikler çok sert ve aşındırıcıdır.Organik ve polimerik

materyaller tam olarak incelendiğinde inorganik materyallerden daha iyi olduğu

anlaşılır (Hao, 2002).

17

Dağılan Faz Dağılma Ortamı Katkılar

Alüminasilikat Silikon veya hidrokarbon

yağı

Yüzey aktif madde

Kristal zeolit Silikon yada yüksek dielektrik

sabiti olan hidrokarbon yağı

Yüzey aktif madde

Zeolit Silikon veya hidrokarbon yağı Yüzey aktif madde

Mikro-glass yapılar,

aluminasilikat %1-

25 kristal suyu

Transformer yağı,silikon yağı Polihidroksil siloksan

Silikat,silika-

alumina

Mineral

yağı,polialkiline,parafin,mineral

yağı,polifenil fosforik asit esteri

Sülfonlar,fenatlar,

Süksinik asit vb.

LiN2H5SO4 Silikon yağı Blok kopolimer

BN,AIN,B4C Silikon yağı Süksimid

Çizelge 2. 4. Organik ve polimerik ER akışkanlar

Organik ve polimerik ER akışkanlar iki şekilde sınıflandırılabilirler.Birincisi konjuge

π bağı içerenler, ikincisi iletkenliği kontrol edilebilen konjuge materyallerdir.

Konjuge π bağı içerenlere örnek olarak metal iyonu yada metal oksit bağlı olan ve

bozunma sıcaklığı kontrol edilebilen acene-kinon radikal polimerleri ve polianilin

verilebilir.Bu kısım materyaller elektrik alan etkisi altında yüksek polarizasyona ve

büyük dielektrik sabitine sahiptirler, ikinci kısım materyallerde ise moleküllerin

yüksek polarlanabilme yeteneği vardır.Hidroksil, siyano, karboksil, yada amino gibi

polar gruplar içeren maddeler,polimetakrilik asit, nişasta ve dekstran bu gruptandır.

18

Dağılan Faz Dağılma Ortamı Katkılar

Acene-kinon radikal polimeri Klorlanmış hidrokarbon

Çapraz bağlı polivinil silan Florlanmış silikon yağı Elektrolitler

Selülozik maddeler Transformer yağı,bitkisel

yağlar

Elektrolitler

Polifenil Karbon esaslı yağ karışımları Aromatik hidroksil

bileşikleri

Polivinilidenhalojenürler,polipirol Transformer yağı,bitkisel

yağlar

Polianilinler,iyonik olmayan

maddeler

Klorlanmış parafin

yağı,silikon yağı,mineral yağı

Hidroksil ve

karboksil içeren

moleküller

Sodyum

karboksimetil,dekstran,divinilbenzen

içeren polimetakrilik asit

Hidrokarbonlar Su

Nişasta Mineral yağı,silikon

yağı,su,transformer

hidrokarbon yağı

Su

Oksitlenmiş poliakrilonitril Silikon yağı

Karbonlu aromatik sülfonik asit

yada tuzu

Floro silikon yağı,modifiye

edilmiş silikon yağı

2. 9. 2. 2. Sıvı Maddeler-Homojen ER Maddeler

Homojen bir ER akışkan, bir sıvının bir yalıtkan yağ içerinde dağıtılması ile

oluşturulur. Bu tür ER akışkan heterojen ER akışkan gibi genellikle tanecik

çökelmesi problemi oluşturmaz. Bununla birlikte, bu tür bir ER sistem kuvvetli ER

etki vermez ve kolaylıkla iki ayrı faz oluşturmaz. Sıfır elektrik alan kuvvetinde

viskozitelerinin yüksek olması nedeniyle kullanışlı değillerdir. Sıvı kristal

polimerlerin oluşturduğu ER akışkanların büyük bir kısmı homojendir (Hao, 2002).

Çizelge 2. 5. Oksit ER materyaller

2. 9. 3. Katkı Maddeleri

Çoğu ER akışkanların yapılarında %0,01 ile %5 arasında katkı maddesi içerdiği

söylenebilir.Çoğu durumlarda katkı maddeleri önemlidir.Su, asit (inorganik ve

organik), alkali, tuz ve yüzey aktif maddeler en yaygınlarıdır.ER katkı maddeleri

genellikle hidroliz olabilir ve susuz ER sistemleri aktive etmezler.

19

Dağılan Faz Dağılma Ortamı Katkılar

Aüminyum sabun Mineral

yağı,silikon yağı

2,6-ditertbütil fenol

Poli(gama- glutamat) Polialfa-olefinler Fenol

Poli(n-heksil izosiyanat) Siklik keton,p-

ksilen

4-n-fenil-4-siyanobifenil

üretan,modifiye edilmiş

polipropilen/silikon yağı

emülsiyonu,vernik/silikon yağı

emülsiyonu

Klorlanmış

parafin/silikon

yağı emülsiyonu

LC polisiloksanlar Silikon yağı,4-

(pentoksil)-4-

bifenil karbonitril

Suyun yanında, alkol, dimetil amin, asetamid, gliserin vb. gibi diğer polar sıvılar yaş

ER akışkanlarda aktiviteyi önemli ölçüde artırırlar.Ortama küçük miktarlarda ilave

edilen polar sıvılar dispers edilen taneciklerin dielektrik sabitinin önemli ölçüde

artmasına neden olur. Yaygın olarak kullanılan bir diğer katkı maddesi yüzey aktif

maddelerdir.Yüzey aktif maddeler süspansiyonun hem koloidal dayanıklılığını hem

de ER etkiyi artırırlar ( Çabuk, 2005).

2. 10. Pozitif-Negatif ER ve Foto ER Etkileri

1949 Yılında Winslow ER etkiyi bulduğunda, bir elektrik alan kuvveti altında

reolojik özelliklerin önemli derecede değiştiğini rapor etmiştir. Elektrik alan reolojik

özellikleri artırdığından pozitif ER etki olarak adlandırılmıştır. Boissy ve arkadaşları

(Boissy vd.1995), yaptıkları çalışmalarında polimetilmetakrilat (PMMA) tozlarının

silikon yağında hazırlanmış süspansiyonunda başarılı sonuçlara ulaşmıştır.

Süspansiyona uygulanan elektrik alan kuvvetiyle viskozitenin azaldığını gözlemiştir.

Bu durum o güne kadar ortaya konan fikirlerin tamamen tersi olduğundan dolayı

negatif ER etkisi olarak adlandırıldı. Wu ve Conrad teflon/silikon yağ sisteminin

(Wu ve Conrad, 1998), Trlice ise magnezyum hidroksit/silikon yağ sisteminin

(Trlica, 1996), negatif ER etki gösterdiğini rapor etmişlerdir. Sıvı kristal

polisiloksanın, 4-(pentiloksi)-4-bifenil karbonitril içerinde pozitif ER etki, bunun

yanında N-(4-metoksibenziliden)-4-bütilanilin içerinde ise negatif ER etki

göstermesi, dispersiyon ortamının ER karşılık vermede önemli bir rol oynadığını

göstermektedir (Podszun, 1996).

Pozitif ve negatif ER etki UV etkisinde artış gösterebilmektedir (Carreira,1971). Bu

davranış foto-ER etki olarak adlandırılır. Komada, TiO2’in foto-ER özelliklerini

incelemiş ve suyun önemli rol oynadığını ortaya koymuştur. Düşük miktarda suyun

pozitif bir foto-ER etkiye , yüksek miktarda suyun ise negatif bir foto-ER etkiye

neden olduğunu ortaya koymuştur. Foto taşıyıcılar TiO2’in elektriksel özelliklerinin

değişmesine ve ER performansın artmasına neden olur (Komada, 1998).

20

2.11. ER Aktiflik Üzerine Etki Eden Faktörler

ER aktivite üzerine etki eden önemli parametreler, uygulanan elektrik alan kuvveti,

elektrik alan frekansı, tanecik iletkenliği, tanecik dielektrik özellikleri, tanecik

derişimi, sıcaklık, promoter içermesi, dağıtıcı yalıtkan sıvı ortam, v.b. gibidir. Bu

kısımda bu parametrelerin ER aktiflik üzerine etkileri kısaca özetlenecektir.

2.11.1. Elektrik alan kuvveti

ER akışkanda, elektrik alan uygulanmadan önce süspansiyondaki tanecikler rastgele

dağılmışlardır. Elektrik alan uygulandığında tanecikler bir doğru boyunca sıralanır ve

ER akışkanlar elektrik alan etkisiyle polarlanır. Polarize olmuş parçacıklar etkileşir

ve zincir oluşumu veya lif yapısı gözlenir. Taneciklerin polarlanması sonucu

gerçekleşen bu olay elektroreoloji olayı olarak ifade edilir. Bunun için genellikle

doğru akım güç kaynağı kullanılır. Elektrik alan kuvveti genellikle 0-10 kV/mm

arasında olabilir.

Bir ER akışkana yüksek elektrik alan kuvveti uygulandığında bir gerilim elde edilir.

Kritik elektrik alan kuvveti (Ek) altında ER akışkan hiçbir ER etki göstermez, ancak

Ek’dan daha yüksek elektrik alan kuvveti uygulandığında, kayma gerilimi yüksek

değerlerde gözlenebilir. Kayma gerilimin elektrik alan kuvveti ile doğru orantılı

olarak arttığı bulunmuştur (Stangroom, 1983).

Şekil 2.3. Elektrik alan kuvveti ve kayma kuvveti uygulandığında bir ER akışkanın

durumu

21

2.11.2. Elektrik alan frekansı

ER çalışmaların pek çoğu dc elektrik alan altında (sabit frekansta), bazıları da ac

elektrik alan altında (değişken frekansta) yapılmıştır. Alan frekansının ER aktivite

üzerine etkisi değişkenlik göstermektedir. Gao ve Zhao β–siklodekstrin polimeri ile

aktivite değişimini incelemişlerdir. 100 Hz’ten sonra frekans artışı ile ER aktivitenin

azaldığı kaydedilmiştir (Gao vd., 2005) Yılmaz ve arkadaşları PMMA-b-PSt/SO

sistemi ile yaptıkları çalışmada frekans artışı ile ER aktivitenin azaldığını rapor

etmişlerdir (Yılmaz vd., 2006).

2.10.3. Tanecik iletkenliği

Bir dış elektrik alan kuvveti altında ER etkinin artmasında polarizasyonun önemli bir

rol oynadığı bilinir. Burada tanecik dielektrik özellikleri ve iletkenliği ER etkinin

oluşumuna neden olur. Araştırmacılar yaptıkları çalışmada taneciklerin 10–7 Sm–1

dolayında iletkenliğe sahip olduklarında iyi bir ER etki göstereceğini belirtmişlerdir

(Block ve Kelly, 1988). Yüksek iletkenliğe sahip taneciklerin yüksek elektrik alan

kuvvetlerinde elektriksel olarak bozulmaya uğradığı belirtilmektedir.

2.11.4. Tanecik dielektrik özelliği

ER mekanizmasının çoğu incelemelerinde ER etkide ara yüzey parçacık

polarizasyonunun önemli bir rol oynadığına inanılır. Araştırmacılar parçacık

polaizasyonunun kompleks dielektrik sabitiyle ilgili olduğunu belirtmişlerdir.

Polarizasyondaki iki parametrenin, yüksek ER davranışı için anahtar olabileceği

düşünülmektedir. Bu mekanizma ile yüksek ER aktif materyallerin ara yüzey

polarizasyon yöntemi ve tüm ER aktif davranışları açıklanabilmektedir. ER

akışkanlarda parçacıkların polarizasyon özelliği ve iletkenlik önemli rol

oynamaktadır. ER etkinin ara yüzey polarizasyonu ile ilgili olduğunu ve ara yüzey

polarizasyonunun ER akışkanın iletkenliği ve dielektrik sabiti tarafından belirlendiği

22

belirtilmiştir (Hao vd., 1998). Araştırmacıların TiO2 süspansiyonları ile yaptıkları

çalışmada yüksek dielektrik sabitinden dolayı iyi bir ER etki gözlenememiştir.

Çünkü yüksek dielektrik sabitine sahip taneciklerde elektrik alan kuvveti altında

yüksek dielektrik kaybı meydana gelmektedir. Yang ve arkadaşları bakır ftalosiyanin

ile dop ettikleri TiO2’in silikon yağı içerisindeki süspansiyonlarında, daha düşük

dielektrik sabitine sahip olması nedeniyle yüksek ER etkiye sahip olduğunu

belirtmişlerdir (Di vd., 2006). Otsubo silika süspansiyonlarının yüksek dielektrik

sabitinden dolayı yüzeylerine su absorplamalarının ER performans için önemli bir

faktör olduğunu bulmuştur . Gehin ve arkadaşları 10–9 Sm–1 iletkenliğe sahip olan

silika süspansiyonlarının 1000 Hz frekansta dielektrik sabitinin 2,68 olduğunu

bulmuşlardır (Gehin vd., 2004).

2.11.5. Tanecik hacim kesri

ER akışkanlar yalıtkan yağ içerisinde dağılmış taneciklerden oluşmuşlardır. Yalıtkan

yağ içerisinde dağılmış ER aktif taneciklerin miktarının ölçüsü de tanecik hacim

kesridir. Yağ içerisinde dağılmış taneciklerin miktarı arttıkça ER aktivitesi de artar

fakat bununda bir sınırı vardır. Süspansiyon çok derişik olduğunda pasta kıvamını

alır. Koloidal kararsızlık göstermeye başlar. Elektrik alan kuvveti sıfır iken dahi

süspansiyon katı halde bulunabilir. Elektrik alan yokluğunda ER akış süresi kısa,

elektrik alan varlığında ise akış süresinin uzun olması istenir.

Elektrik alan uygulandığında süspansiyonda büyük bir ER karşılığı alabilmek için,

derişimin çok yüksek olmadığı kararlı bir süspansiyona ihtiyaç vardır. ER akışkanı

hazırlamaktaki güçlüklerden birisi de uzun süre ve çeşitli çevre şartlarında

çökelmeye karşı direncinin korunamamasıdır. Bir ER süspansiyonda okunan gerilim

ve viskozitenin büyüklüğünün değişimi tanecik hacim kesrine bağlıdır. Şahin ve

arkadaşlarının polipirol süspansiyonları ile yaptıkları çalışmada derişim arttıkça ER

aktivitenin arttığı rapor edilmiştir (Şahin vd., 2002). Bu artış derişimin artmasıyla

polarizasyon kuvvetlerinin artış göstermesi ve buna bağlı olarak ER aktivitenin

artışını ifade eder.

23

2.11.6. Sıcaklık

Sıcaklık etkisi ER etkiyi değerlendirmek için çok önemli parametrelerden biridir.

Sıcaklığın ER akışkan üzerine etkisi iki şekilde açıklanmaktadır. Birincisi ER

akışkan için sıcaklık, parçacıkların polarizasyonunu değiştirebilir. İkincisi ise Brown

hareketleridir. Sıcaklık taneciklerin çarpışma sayısının artmasını sağlar. Dolayısıyla

yüksek sıcaklıkta Brown hareketleri artar ve taneciklerin lif yapısı yeterince zayıf

hale gelirse, bu durum ER etkinin azalmasına neden olur. Eğer sıcaklık aşırı bir

şekilde artarsa ER etki için sıcaklık baskın bir faktör olur. Ancak süspansiyonlarda

Brown etkisi gözlenmez. ER aktivite üzerine sıcaklığın etkisi karmaşıktır. Bu konuda

literatürde yapılan çalışmalarda çelişkiler gözlenmiştir.

Yılmaz ve arkadaşlarının polimetilmetakrilat-blok-polisitren/silikon yağı sistemi ile

yaptıkları çalışmada, 25-125oC sıcaklık aralığında kayma geriliminin sıcaklık ile

değişimini incelemişlerdir (Yılmaz vd., 2006). Kayma geriliminin artan sıcaklık ile

azaldığını belirtmişlerdir. 25-125oC aralığında kayma gerilimi kaybı hesaplanmıştır.

%20 polimetilmetakrilat-blok-polisitren/silikon yağı hazırlanan süspansiyonların

minimum kayma gerilimi kaybı 140 Pa bulunmuştur. Liu ve arkadaşları yaptıkları bir

çalışmada ise 25-95oC sıcaklık aralığında sıcaklık arttıkça ER aktivitenin arttığını

rapor etmişlerdir (Liu vd., 2005).

Yaş ER süspansiyonların -20 ile +70oC arasında suyun donması ve buharlaşması

ihtimalinden dolayı dar bir sıcaklık çalışma aralığına sahip olduğuna inanılır. Susuz

ER süspansiyonlarında ise geniş bir çalışma sıcaklık aralığı mevcut olup, bununla

beraber, yüksek sıcaklıkta büyük iletkenlik sağlanamaz ve çoğu susuz ER akışkanlar

ise iyonik materyallerden yapılmıştır (Hao, 2002).

2.11.7. Katkı

ER akışkanlar elektriksel bozunmayı engellemek için dispersiyon ortamı olarak

iletken olmayan sıvılara ihtiyaç duyarlar. Fakat çoğu zaman da ER etkiyi artırmak

24

veya bazı durumlarda ER etkiyi gözleyebilmek için eser miktarda su veya başka

polar sıvılara ihtiyaçları vardır. Bu tür sıvılara promoter (teşvik edici) adı verilir. Bu

sıvılar süspansiyon içerisinde polarizasyonu sağlar ve akışkanı ER aktif hale getirir.

Çoğu ER akışkanlar yapılarında %0,01 ile %5 arasında promoter içermektedir. Çoğu

durumlarda katkı maddeleri önemlidir. Block, katkı maddelerinden su, asit (organik

ve inorganik) alkali, tuz ve yüzey aktif maddelerin yaygın olarak kullanıldığını rapor

etmiştir (Block vd., 1988).

Uygulanan elektrik alana tepki gösterebilmek ve büyük miktarlarda ER etki

oluşturabilmek için bazı organik taneciklerin oluşturduğu süspansiyon ortamında

küçük miktarlarda su gibi polar bir maddenin varlığına ihtiyaç vardır. Bununla

birlikte suyun varlığı süspansiyon ortamının iletkenliğini artırır. Fakat ER sıvıların

uygulama alanlarında güçlükler doğurur. 1985 yılından önce ER akışkanların karşılık

vermesinde suyun anahtar bir rol oynadığı düşünülüyordu. 1985 yılında Block ve

Kelly ER aktivite için eser miktarda su veya herhangi polar sıvıya ihtiyaç

göstermeyen susuz ER akışkanları geliştirdiler. Fakat susuz ER akışkanların, yaş ER

akışkanların yerini alıp alamayacağı henüz tam kesinlik kazanmış değildir.

2.11.8. Kolloidal kararlılık

ER akışkanların uygulamaları açısından karşılaşılan en büyük sorunlar kolloidal

kararsızlık ve tortu bırakmadır. Kararlı bir koloidal dispersiyonun uzun bir zaman

aralığında dispers olmuş fazı dağılma ortamında asılı kalabilmelidir.ER aktivitenin

bir süspansiyondaki tanecikler arası etkileşimlerden kaynaklandığı bilinmektedir.

Süspansiyona bir elektrik alan uygulandığında, bu etkileşimler sonucunda tanecikler

zincir yapısı oluşturur. Süspansiyon yapısının yerçekimine karşı dayanıklı ve

kolloidal olarak kararlı olması için tanecik boyutunun küçük olması tercih

edilmektedir. Literatürde ER aktivite gösteren tanecik büyüklüğünün 100 µm’den

küçük olması gerektiği belirtilmiştir (Choi vd., 1997). Polimerlerin kolloidal

kararlılıklarını tayin etmek amacıyla dağılma ortamı içerisinde hazırlanan ER aktif

süspansiyonlarda ilk çökelmenin görüldüğü an süspansiyonun kolloidal kararsızlık

süresi süresi olarak tanımlanır.

25

Elektroreolojik akışkanlarda aranan en önemli özelliklerden birisi, çökelme

kararlılığıdır. ER akışkanların uzun süre ve çeşitli çevre şartlarında çökelme

göstermemeleri ve tortu bırakmamaları istenir. ER aktivitenin bir süspansiyondaki

tanecikler arası etkileşimlerden kaynaklandığı bilinmektedir. Süspansiyona bir

elektrik alanı uygulandığında, bu etkileşimler sonucu tanecikler zincir yapısı

oluşturur. Süspansiyon yapısının çökelmeye karşı kolloidal olarak kararlı olması için

tanecik boyutunun küçük olması tercih edilir.

2.11.9.Kayma hızı Viskoz akmada deformasyon kayma hızı ile kayma gerilimine bağlıdır. Kayma

gerilimi, kayma hızıyla doğru orantılıdır. Bu orantının sabiti ise viskozite değerini

verir. Eğer viskozite kayma hızından bağımsız ise sıvı Newtonian (Newton yasasına

uyan) veya ideal akışkan özelliğini gösterir. Bazı durumlarda ise viskozite kayma

hızındaki değişime bağlıdır. Pek çok durumda kayma hızındaki artış ile viskozitenin

azaldığı görülmüştür. Bu duruma “kayma incelmesi” veya geçici viskozite kaybı

denir. Kayma hızındaki artış ile viskozitenin artış gösterdiği duruma ise “kayma

kalınlaşması” bu tür özellik gösteren akışkanlara da “dilatant” akışkanlar denir.Bu tür

akışkanlara elektrik alan kuvveti uygulandıktan sonra polarize olan tanecik

yapılarında, belirli bir kayma hızında kayma gerilimi uygulandığında devrilme

gözlenir. Yani Şekil 2.4.’ de görüldüğü gibi kaydırma kuvvetinin etkisi ile tanecikler

yer değiştirir fakat yüklü tanecikler birbirini çekmeye devam eder.

⇒ F kuvveti ⇒F kuvveti

Şekil 2.4. İki paralel plaka arasındaki ER akışkanına kayma hızı ile birlikte kayma

gerilimi uygulandığında ER akışkanda gözlenen yapı değişimi

26

2.11.10. Tanecik boyutu

ER aktivitenin bir süspansiyondaki tanecikler arası etkileşimlerden kaynaklandığı

bilinmektedir. Süspansiyona bir elektrik alan uygulandığında, bu etkileşimler

sonucunda tanecikler zincir yapısı oluşturur. Süspansiyon yapısının yerçekimine

karşı dayanıklı ve kolloidal olarak kararlı olması için tanecik boyutunun küçük ve

tanecikler arası etkileşimlerin büyük olması tercih edilmektedir. Literatürde ER

aktivite gösteren tanecik büyüklüklerinin 100 µm’den küçük olması gerektiği

belirtilmiştir (Choi vd., 1997).

2.12. ER Akışkanların Verimi

ER verimi, elektrik alan uygulanması ile viskozitede meydana gelen bağıl artış

olarak ifade edilir. ER etkinin pratik uygulamaları için aranan özellik, akışkanın en

düşük elektrik alanda mümkün olabilen en yüksek elektroviskoziteye sahip

olabilmesidir. ER viskozite, Eşitlik 2.3. ile tanımlanırsa;

0ηηη −=∆ E (2.3)

ER etkinin verimi;

0η

ηEe ∆= (2.4)

şeklinde ifade edilir.

Eşitlik 2.4’te kullanılan;

=Eη Süspansiyonun elektrik alan varlığında viskozitesi

=0η Süspansiyonun elektrik alan sıfırken viskozitesi

=e ER verimi

27

ηE değeri, belli bir tanecik derişiminde uygulanan elektrik alanla birlikte,

taneciklerden oluşan zincir benzeri yapıların kayma değerindeki dirence bağlıdır.

Tanecikler yokken taşıyıcı sıvının η0 ve ηE viskoziteleri ihmal edilebilir ve elektrik

alan kuvveti sıfır olduğunda ortamın ER verimi; e= (ηE - η0)/ η0 = 0 dır. Ortama

tanecikler gönderildiğinde, ER etki pozitifse ηE değeri η0 değerinden daha büyük

olacaktır. (ηE> η0). Çünkü elektrik alan varlığında tanecikler arasında zincir yapısı

oluştuğundan viskozite artacak dolayısıyla e>0 olacaktır. Viskozite değerindeki ve

dolayısıyla ER verimindeki artış, süspansiyonun derişimiyle de doğru orantılıdır.

Ancak bu artış belli bir derişim değerinden sonra ER veriminde azalmaya sebep olur

(Lengalova vd., 2003). Lengalova ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada,

Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, talk ve PAn ile hazırlanan süspansiyonların ER verimi

incelenmiştir. E = 2,5 kV/mm elektrik alan kuvveti uygulandığında yüksek viskozite

değeri gösteren Mg(OH)2’ in ER veriminin çok düşük olduğu gözlenmiş bunun

sebebi olarak ise, elektrik alan sıfırken Mg(OH)2’ in viskozitesinin çok yüksek

olması gösterilmiştir. PAn’ in ise en yüksek ER verim sergilediği vurgulanmıştır.

Ayrıca süspansiyonların ER verimi üzerine tanecik şekli ve büyüklüğünün de etkili

olduğu, granüllü yapıdaki Al(OH)3 ve küresel yapıdaki TiO2 parçacıklarının

Newtonian akış sergilediği, asimetrik tanecikli Mg(OH)2’in ise pseudoplastik

davranış sergilediği vurgulanmıştır.

2.13. ER Akışkanların Potansiyel Uygulama Alanları

ER akışkanların ilk gelişimi oldukça yavaştı. Çünkü bu akışkanların içerisinde su

bulunuyordu ve yüksek sıcaklıkta fonksiyon vermiyordu. ER akışkanın gelişimi için

fizik, kimya, mühendislik ve matematik alanlarında ortak bir gelişmeye ihtiyaç vardı

ve o zaman için bu sağlanamadı. ER akışkan Winslow tarafından icat edildiği zaman

çok ilginç olmasına rağmen, çok az ticari üretimleri ve aletleri oluştu. Bunun

nedenleri;

• Kayma geriliminin yeterince yüksek olmaması

• Yeterli çalışma sıcaklığı aralığının olmayışı

28

• ER süspansiyonların koloidal kararlılığının düşük olması ve tortu bırakması

• ER etkinin kontrolü için teknoloji eksikliğinin bulunması

Bunların birçoğunun çözümü ise son zamanlarda bulundu. Şimdiye kadar ER

akışkanların birçok patentleri alınmıştır. Şok absorplayıcılar, debriyaj ve fren

sistemleri(Noresson vd.,2002), titreşim sönümleyiciler (Yeh vd., 2004), hidrolik

valfler (Choi vd., 1997), aktivatör (Dlodlo vd., 1999), binaların temelinde (Xu vd.,

2000), robotlar ve yapay organlar (Bar ve Cohen, 2002) gibi kullanım alanları

önerilmiştir. Bunlara ilave olarak, fotonik kristal algılayıcı, lamba anahtarı, mekanik

cilalayıcı, monitörler, mürekkepli yazıcılar, mekanik algılayıcılar ya da sismograflar

gibi ER akışkanların kullanılacağı birçok alan gelecekte geliştirilecektir.

ER akışkanlar potansiyel uygulama alanları çok geniş olan akıllı materyallerdir.

Heterojen ER akışkanlar üzerine yapılan çalışmalar literatürde önemli bir yere

sahiptir. Fakat heterojen ER akışkanlarda taneciklerin artık bırakması uygulama

alanları için sınırlayıcı bir faktördür. Son zamanlarda geliştirilen homojen ER

akışkanlar geniş çalışma sıcaklık aralığının heterojen ER akışkanlardan daha üstün

olduğu gözlenmiştir. ER akışkan kolay ve hızlı bir şekilde sıvı halden bir katı hale

dönüşmekte ve tersinir olarak bir elektrik alanda bu davranışı

sergileyebilmektedirler. Böylece mekanik ve elektronik ara birimlerde taşıyıcı ve

kontrol sıvısı olarak kullanılabilirler. Gelecekteki çalışmalar yüksek performanslı ER

akışkanların güçlü bir ER etki vermesi ve çökelme problemlerinin giderilmesi

üzerine olacaktır. ER etkinin mekanizması için fiziksel modeller önerilecek ve ER

aygıtlar için düzenlenecektir. ER akışkan hazırlanmasındaki güçlükler kesin olarak

giderilerek, ER aletler hızla ticarileştirilecektir. ER sensörler, ER sönümleyici

sistemler, ER mürekkepli yazıcı ve ER cilalayıcılar gibi yarı iletken endüstriyel

kısımlar öncülük edeceklerdir. Çünkü bu aletlerle aşırı miktarda ER akışkan

gerektirmeden, endüstriyel olarak uzun bir süre kullanım imkanı olabilecektir.

29

3.MATERYAL VE YÖNTEM

3. 1. Materyal

3. 1. 1. Kullanılan Kimyasallar

Kullanılan Kimyasallar Temin Edilen Firma

Tiyofen (%99,9 saflıkta, d= 1,06g/mL ) Merck

Demir (ΙΙΙ) klorür (Susuz, %97 saflıkta) Aldrich

Kloroform (d = 1,489 g/mL, %99,9 saflıkta) Lab-scan

Metanol (d = 0,791 g/mL, %99,8 saflıkta) Aldrich

Metakriloil klorür Merck

3-tiyofen metanol Merck

Silikon yağı (η= 200 mPas ; d = 0,97 g/cm3 ) Aldrich

3. 1. 2. Kullanılan Cihazlar

Elektroreometre: Thermo-Haake RS600 model, 0,001─1500 s-1 aralığında kayma

hızı sağlayabilen, 35 mm çapında paralel plaka plakalı tork elektroreometre

kullanıldı. Gazi Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü

Boyut Analizi: Malvern Mastersizer E version 1.2b, 18 mm çapında He─Ne lazer

kaynağına sahip Dinamik Işık Saçılımı Spektrometresi ile Fraunhofer saçılma

teorisine göre ölçüldü. Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

SEM Analizi: Gazi Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü’nde, JEOL

JSM 6060LV Model taramalı elektron mikroskobunda alındı.

FT-IR Spektrometresi: Shimadzu IR Prestige-21 FT-IR spektrofotometresi (KBr ile

hazırlanmış pellet kullanıldı). Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

Kimya Bölümü

İletkenlik Ölçümleri: Four Probe tekniği ile Süleyman Demirel Üniversitesi Fen

Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü’nde yapıldı.

TGA: Perkin Elmer Diamond TGA Thermal Analyzer. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü

30

3. 1. 3. Deneyde Kullanılan Aletler

Polimer sentez düzeneği (500 ml üç boyunlu pyreks balon, geri soğutucu),

termometre, damlatma hunisi, su banyosu, ısıtıcılı manyetik karıştırıcı, azot tüpü,

vakum pompası, vakum destilasyon düzeneği, Mettler analitik terazi ( hassas)

3. 2. Yöntem

3. 2. 1. Polimer Sentezi

3. 2. 1. 1.Politiyofen (PT) Sentezi

nMonomer/ nTuz = 2,3 oranında olacak şekilde üç boyunlu balona susuz FeCl3 (1,16

mmol) argon ortamında 2 boyunlu balonda 2 mL kuru kloroformla karıştırıldı. 0 C°

de 5 mL kuru CHCl3 ün 5 ml sinde Tiyofen (0,34 mmol) çözüldü ve damlatma hunisi

ile balona eklendi. Reaksiyon karışımı 3 saat 0 C° karıştırıldı ve 1 saat oda

sıcaklığına gelmesi beklenildi. Sonra polimer karışımı kloroformla seyreltildi ve

filtre edildi. Solüsyon metanolde çöktürüldü. Çökelti filtrasyonla toplandı.

Çökeltideki reaksiyona girmeyen oksidantın giderilmesi için metanol ve su ile

süzüntüsü renksizleşinceye kadar birkaç kez yıkandı ve vakumda kurutuldu. 4,89

gram ürün elde edildi (Skotheim, 1998).

Şekil 3.1. Tiyofenin FeCl3 ile oksidatif polimerizasyon mekanizması

31

3. 2. 1. 2.Kopolimer (PMTM) Sentezi

PMTM (78 mg) 5 mL kloroformla argon ortamında çözüldü.15 mL kloroformda

çözülmüş 10 g FeCl3 , PMTM çözeltisine damlatıldı.24 saat reaksiyon süresinden

sonra gri ürün metanolde çöktürüldü. Bir kaç kez metanol ve su ile yıkandı daha

sonra vakumda kurutuldu. 3,67 gram ürün elde edildi.

Şekil 3.2. PMTM’nin polimerizasyon mekanizması (Yılmaz vd., 2004)

32

FeCl3

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

4. 1. Karakterizasyon

4. 1. 1. İletkenlik Ölçümleri

Bir polimerin elektriksel iletkenliği; akım yoğunluğunun (J), elektrik alanına (E)

oranı şeklinde tanımlanmaktadır.

σ= J/E (4.1)

İletken polimerlerin yaygın çözücülerdeki zayıf çözünürlüğü katı halde iletkenlik

ölçümlerinin alınması için önemli bir nedendir. İletkenlik ölçümleri için çeşitli

teknikler kullanılmaktadır. Polimerin iletkenliği hem doğru akım (DC) hem de

alternatif akım (AC) kullanılarak iki nokta (two probe) veya dört nokta (four probe)

tekniği ile ölçülmektedir. Doğru akım (DC) iletkenlik ölçümlerinde, polimerin

içinden geçen net yük ölçülürken, alternatif akım (AC) iletkenlik ölçümlerinde

elektriksel iletkenlik değişen elektrik alanının frekansının bir fonksiyonu olarak

ölçülmektedir. Van der Pauw tarafından geliştirilen dört nokta tekniğinde;

sıkıştırılarak pellet haline getirilen veya belirli kalınlık ve alanlarda hazırlanan

polimere dört adet elektrot yerleştirilir, elektrotların ikisine belirli potansiyeller

uygulanırken diğer ikisinden de akım ölçülür (Syed vd., 1991)

Şekil 4.1. Four Probe aletinin şematik görünümü

33

Polimerin iletkenliği;

σ VI

d×

×=

π2ln (4.2)

eşitliğinden hesaplanır. σ:iletkenlik (S/cm), V:polimere uygulanan potansiyel (Volt),

I: pellet içinden geçen akım (Amper), d: pellet kalınlığı (cm).

Sentezlenen polimerlerin iletkenlikleri dört nokta tekniği ile ölçüldü. Belli kütledeki

numuneler basınç altında sıkıştırılıp 1,3 cm çapında pelletleri hazırlandı. Pelletlerin

kalınlıkları dijital kumpasla ölçülerek dört nokta aleti ile oda sıcaklığında iletkenlik

ölçümü yapıldı ve yukarıdaki formülden iletkenlikler hesaplandı.

Çizelge.4.1. Polimerlerin iletkenlik değerleri

34

PT PMTM Sıcaklık (oC) İletkenlik (S/cm) İletkenlik (S/cm) 20 1.77x10-5 3.98x10-5 25 3.80x10-5 2.84x10-5 35 6.80x10-5 3.25x10-5 45 6.80x10-5 3.43x10-5 55 1.5 x 10-5 3.08x10-5 65 1.77x 10-5 1.57x10-5 75 6.5 x1 0-5 6.17x10-6 85 3.10x10-5 1.77x10-5 95 3.68x10-5 1.77x10-5 100 4.31x10-6 1.77x10-5

4. 1. 2. FT-IR Spektrumu

35

Şekil.4.2.a. PT’nin FTIR spektrumu

Şekil.4.2.b. PMTM’nin FTIR spektrumu

Sentezlenen politiyofen ve kopolimer spektrumları Şekil 4.2.a, 4.2.b görülmektedir.

Kimyasal yöntemle sentezlenen PT’nin IR spektrumu değerlendirildiğinde 2919 cm-1

aromatik C-H gerilme titreşimi, 1437 cm-1 de aromatik C=C gerilme titreşimi, 788

cm-1 de aromatik C=H eğilme bandı ve son olarak 697 cm-1 de aromatik halkadaki C-

S bağına ait gerilme titreşimi görülmektedir.PT’nin IR spektrumunun tiyofenin

spektrumuyla karşılaştırılması sonucunda bantların düşük veya yüksek alana

kayması, kimyasal olarak polimerleşmenin gerçekleştiğini desteklemektedir.

Kimyasal yöntemle sentezlenen PMTM’nin IR spektrumu incelendiğinde tiyofen

halkasındaki C-H gerilme titreşimi 2922 cm-1 de, C=C gerilme titreşimi 1447 cm-1 de

C-H eğilme bandı 962 cm-1 de ve C-S gerilme titreşimi 833 cm-1 de gözlenmiştir.

Spektrumda 1702 cm-1 de görülen şiddetli bant, metakriloil yapısındaki karbonil

grubuna ait gerilme titreşiminden kaynaklandığı düşünülmektedir.

Sentezlenen PMTM kopolimerinin IR spektrumundaki titreşim frekanslarının ,

literatürde verilen değerlerle (1726-1702 karbonil gerilme bandı , 1399-1447

aromatik C=C gerilme bandı, 1077-962 aromatik C-H eğilme bandı, 770-833

aromatik C-S gerilme bandı) karşılaştırılması sonucu, karbonil, aromatik C=C, C-H

ve C-S titreşim frekanslarının farklı değerlerde çıktığı görülmektedir. Bu yüksek ve

düşük alana kayma, polimerleşmenin gerçekleştiğini göstermektedir.

36

4. 1. 3. TGA Ölçümleri

Şekil.4.3.a. PT TGA eğrisi

Şekil.4. 3.b. PMTM TGA eğrisi

37

Küt

le K

aybı

(%)

Küt

le K

aybı

(%)

Sıcaklık (oC )

Sıcaklık (oC )

Hazırlanan polimerler yüksek sıcaklıkta bozunmaya uğramışlardır. Bu termal

kararlılık sonuçları polimerlerin potansiyel ER endüstriyel uygulamaları için çok

önemlidir. Çünkü ER akışkanların termal kararsızlıkları karşılaşılan ve aşılması

gereken en büyük endüstriyel uygulama problemlerinden birisidir. (Sankır vd., 2002)

Polimerlerin bozunma sıcaklıkları ve bozunmadan kalan madde miktarları Çizelge

4.2’de verilmiştir.

Çizelge 4.2. Polimerlerin termal bozunma sıcaklıkları

POLİMER

BOZUNMA SICAKLIKLARI

(°C)

BOZUNMADAN KALAN MADDE

MİKTARI (Tr, %)

Ti

Tm

Ts

Td(1/2)

PT

231

400

790

520

50

PMTM

138

385

630

390

38

Ti: Başlangıç bozunma sıcaklığı, Tmak: Maksimum bozunma sıcaklığı, Ts: Bozunmanın sonlandığı sıcaklık, Td(1/2) :Yarı ömür sıcaklığı.

38

4. 1. 4. SEM Analizleri

Şekil 4.4.a-b, 4.5.a-b politiyofenin ve kopolimerin çeşitli büyütmelerle alınan SEM

fotoğrafları görülmektedir. PT ve PMTM polimerlerinin taramalı elektron

mikroskobu görüntüleri alınarak yüzey yapıları aydınlatıldı.Politiyofen küresel

yapıda gözenekli, süngerimsi ve tekdüze olmayan bir morfoloji göstermektedir

(Ballav ve Biswas, 2003), (Kulszewicz vd., 1989), (Özgün, 2005).

Şekil.4.4.a. PT SEM fotoğrafı (500X)

Şekil.4.4.b. PT SEM fotoğrafı (2500X)

39

PMTM’de gözenekli ve süngerimsi bir morfoloji göstermektedir. Bununla birlikte

PMTM’nin yüzey yapısı daha sıkı istiflenmiş tanecikli ve homojen bir yapı

sergilemektedir (Yılmaz vd., 2004).

Şekil.4.5.a. PMTM SEM fotoğrafı (500X)

Şekil.4.5.b. PMTM SEM fotoğrafı (2500X)

40

4.1. 5. Tanecik Boyutu Ölçümleri

Elektroreolojik çalışmalarda tanecik büyüklüğü oldukça önemli bir faktördür.

Elektroreolojik etkinin tanecikler arası etkileşimlerden kaynaklandığı, bu etkileşimler

sonucunda taneciklerin zincir yapısı oluşturduğu bilinmektedir. Bu yapının

yerçekimine karşı dayanıklı olabilmesi için tanecik boyutunun küçük olması tercih

edilmektedir. Araştırmacılar yaptıkları çalışmalarda ER aktivite gösteren maddelerin

tanecik büyüklüklerinin mikron boyutta olması gerektiğini belirtmişlerdir. Tau ve

arkadaşları (Tau vd., 2000) ile Kojıma ve arkadaşları (Kojıma vd., 1995) 15µm–

50µm büyüklüğündeki taneciklerin ER özelliklerini incelemişler ve yüksek ER

aktivite elde ettiklerini rapor etmişlerdir. Ayrıca literatürde ER aktivite gösteren

parçacıkların 0,1 µm ile 100 µm arasında olması gerektiği rapor edilmiştir (Choi vd.,

1997).

Öğütülen polimerlerin tanecik büyüklükleri, dinamik ışık saçılımı spektrometresi ile

ölçülerek, elde edilen veriler bilgisayara aktarıldı ve Fraunhofer saçılma teorisine

göre değerlendirildi (Yavuz vd., 2004). Elde edilen tanecik boyutu dağılım eğrileri,

Şekil 4.6.a-b’de verilmektedir. Polimerlerin bütün karakterizasyon işlemleri ile

elektroreolojik ölçümleri bu tanecik boyutlarında gerçekleştirildi.

%

Partikül Çapı(µm)

Şekil 4. 6.a. PT’in tanecik büyüklüğü dağılımı diagramı ( d(0,5) = 24,10 µm )

41

% A

küm

ülas

yon

% D

ağılı

m

%

Partikül Çapı(µm)

Şekil 4. 6.b. PMTM’ın tanecik büyüklüğü dağılımı diagramı ( d(0,5) = 14,53 µm )

4.1. 6. Çökelme Kararlılığı

Hazırlanan PT ve PMTM polimerlerinin kolloidal kararlılıklarının tayini amacıyla

silikon yağı (200 mPas) içerisindeki kütlece %2.5, %5, %10 derişimlerde hazırlanan

süspansiyonlar 25 oC’daki sabit sıcaklıkta tüpler içerisinde 50 gün süre ile bekletildi.

İlk çökelmenin görüldüğü an süspansiyonların kolloidal kararsızlık süresi olarak

tespit edildi. Eşitlik 4.3’ ten yararlanarak çökelme oranları hesaplandı, numuneler ER

çalışmaları için hazır hale getirildi.

100)(

Oranı Çökelme ×+

=ba

b (4.3)

a: Silikon yağı yüksekliği

b: ER akışkan yüksekliği

Şekil 4.7’de PT ve PMTM kolloidal kararlılığına derişimin etkisi gösterilmektedir.

Kütlece derişimi fazla olan süspansiyonların daha hızlı, derişimi az olanların ise daha

yavaş çöktükleri ve PT’nin kolloidal kararlılığının daha yüksek olduğu

görülmektedir.

42

% A

küm

ülas

yon

% D

ağılı

m

Şekil 4.7. PT ve PMTM kolloidal kararlılığına derişimin etkisi T=250C

4.1. 7. ER Analizler

4. 1. 7. 1. Süspansiyon Hazırlanması

Elde edilen homopolimer ve kopolimerin ER çalışmalara hazırlık olması amacıyla

aşağıda açıklandığı şekilde süspansiyonlar hazırlandı.

Öğütülerek belirli tanecik büyüklüğüne getirilen homopolimer ve kopolimer

kullanılarak silikon yağı içerisinde kütlece %5, %10, %15, %20, %25 arasında

değişen beş farklı derişimde süspansiyonlar hazırlandı ve elektroreometre ölçümleri

için hazır hale getirildi.

4. 1. 7. 2. Elektroreometre ile Yapılan Elektroreolojik Ölçümler

Paralel plaka elektrotlar ile elektroreolojik açıdan aktif oldukları belirlenen

süspansiyonların ER aktiviteleri üzerinde kayma hızı, derişim, sıcaklık, zaman,

elektrik alan kuvveti ve frekansın etkileri araştırıldı. Bu amaçla Thermo-Haake

RS600 model, 0,001─1500 s-1 aralığında kayma hızı sağlayabilen, 35 mm çapında

paralel plakalı tork elektroreometre kullanıldı.

43

88

90

92

94

96

98

100

0 10 20 30 40 50 60

Zaman (Gün)

Çök

elm

e ka

rarlı

lığı o

ranı

(%)

PMTM(%5)

PMTM(%2,5)

PT(%5)

PT(%2,5)

Şekil 4.8. Thermo-Haake RS600 model elektroreometre

Kütlece beş farklı yüzde de hazırlanan süspansiyonların elektroreolojik davranışları;

çeşitli elektrik alan kuvvetleri, kayma hızları, sıcaklık, zaman ve frekans

aralıklarında ölçülerek değerlendirildi.

44

i- ER Verimi Üzerine Derişimin Etkisi

Şekil 4.9. ER verimi üzerine derişiminin etkisi (Numune: (PT)d(0,5) = 24,10 µm, E = 0 ve E = 3 kV/mm, g = 0,2 s–1, T = 25ºC)

ER verimi büyük ölçüde süspansiyon içindeki taneciklerin akış özelliklerinden ve

kutuplanabilirliklerinden etkilenir. Viskozite değerindeki ve dolayısıyla ER

verimindeki artış, süspansiyonun derişimiyle de doğru orantılıdır. Ancak bu artış

belli bir derişim değerinden sonra ER veriminde azalmaya sebep olur ( Lengalova

vd., 2003).

ER verimi üzerine, beş farklı derişimde (%5, %10, %15, %20, %25) hazırlanan PT

süspansiyonların etkisi incelendi. Şekil 4. 9’da görüldüğü gibi süspansiyonun

derişimi arttıkça ER verim artmakta ve %15’lik derişimin üzerine çıkıldığın da ise

tekrar azalmaya başlamaktadır. Maksimum verim %15’lik derişimde gözlendiğinden,

elektroreometre ile yapılan diğer çalışmalarda %15’lik derişimle hazırlanan

süspansiyonlar kullanıldı. PMTM’de ise ölçümlerin en iyi sonucu verdiği % 5’lik

derişimle hazırlanan süspansiyon kullanılmıştır.

Lengalova ve arkadaşlarının yapmış olduğu bir çalışmada, kütlece %5–%25

oranlarında hazırlanan polianilin süspansiyonlarının tanecik derişiminin, ER verimi

üzerine etkisi araştırılmış, 20, 40 ve 60 ºC sıcaklıkların her birinde artan derişimle

ER veriminin %15 derişime kadar arttığı daha sonra sabit kaldığı rapor edilmiştir.

45

0123456789

10

5 10 15 20 25

% Deriş im

ηΕ

−η

0/η

0

ii- Elektrik Alan Kuvvetinin Kayma Gerilimi Üzerine Etkisi

Şekil 4.10. Elektrik alan kuvvetinin kayma gerilimi üzerine etkisi (c = (PT)% 15, (PMTM)%5, g = 1 s-1, T = 25oC)

Şekil 4.10. Elektrik alan kuvvetinin kayma gerilimi üzerine etkisi

görülmektedir.Elektrik alan kuvvetinin artışı kayma geriliminin artışına neden

olmaktadır.Elektroreoloji olayı, akışkanların viskozitelerindeki artışa dayanır.

Yalıtkan bir sıvı ortamında ER malzemenin dağılmasıyla oluşturulan

süspansiyonların, bir elektrik alan uygulandığı müddetçe viskozitesi artar. Elektrik

alan kaldırıldığında ER akışkanlar çoğunlukla Newtonian, nadiren de pseudoplastik

davranış sergilerler. Süspansiyonların viskozitesindeki değişimin genel olarak;

taneciklerin kutuplaşması sonucunda süspansiyonun mikro yapısında meydana gelen

tanecik zincirlerinden kaynaklandığı varsayılır. Elektrik alan varlığında ve

yokluğunda meydana gelen bu viskozite değişimi geri dönüşümlüdür. Elektrik alan

uygulamasından sonra taneciklerin oluşturduğu zincir yapıları ya da kolonları,

elektrotlar arasındaki boşlukta milisaniyeden daha hızlı bir sürede oluşur ve böylece

viskozite ve kayma gerilimi (ER aktivite) yükselir. Bir kayma kuvveti

uygulandığında zincirler kayma kuvvetleri tarafından yok edilir ve viskozite düşer.

Çok yüksek kayma hızı değerlerinde ise elektrik alan kuvvetinin yokluğundaki

viskozite değerleri gözlenir ( Lengalova vd., 2003).

Araştırmacılar, Silika-TiO2 kompozitlernin silikon yağı ile yaptıkları çalışmada

süspansiyonlarının kayma gerilimi değerinin elektrik alan kuvvetinin karesi ile

orantılı olarak artış gösterdiğini rapor etmişlerdir (Yang vd., 1997).

46

0

2

4

6

8

10

12

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Elektrik alan kuvveti (kV/mm)

Kay

ma

geril

imi (

Pa)

PT

PMTM

iii- Viskozitenin Elektrik Alan Kuvveti ile Değişimi

Şekil 4.11. Viskozitenin elektrik alan ile değişimi (c = (PT)%15, (PMTM)%5 T = 25oC, g = 1s-1)

Bir ER akışkan yüksek bir elektrik alan kuvveti altında zincir yapısı oluşturur ve

tanecikler kendi arasında polarlanarak elektrostatik kuvvetler etkin hale gelir.

Bununla beraber ER akışkanda diğer kuvvetler de oluşmaya başlar. Örneğin viskoz

(hareketli) fazdaki taneciklerin hidrodinamik kuvvetleri, süspansiyonda termal

hareketliliği sağlayan Brown hareketleri, kısa süreli oluşan elektrostatik itme

kuvvetleri ya da sterik etkileşim, suyun ya da surfaktantın adezyon kuvvetleri, Van

der Waals çekme ve elektrostatik itme kuvvetleri gibi. ER süspansiyonların yapısı ve

ER aktivitelerinin derecesi, bütün bu kuvvetlerin birbiriyle yarışmasına bağlıdır

(Winslow, 1953). Şekil 4.11’de viskozite üzerine elektrik alan kuvvetinin etkisi

incelenmiştir. Grafik incelendiğinde, elektrik alan kuvvetinin artışı ile viskozite

artmaktadır.

Choi ve arkadaşları polianilinin silikon yağı içerisindeki süspansiyonun

viskozitesinin, artan elektrik alanla lineer olarak arttığını rapor etmişlerdir (Choi vd.,

1997). Ayrıca Ünal ve arkadaşları tarafından CaCO3/silikon yağı sistemi ile yapılan

çalışmada, E = 2 kV/mm, c = %20 ve γ& = 1,0 s–1 şartlarında en yüksek viskozite

değeri 275 Pas gözlenmiştir (Ünal vd., 2005).

47

0

50

100

150

200

250

300

1 3 5 7

Elektrik alan kuvveti (kV/mm)

Visk

ozite

(Pas

)

PT

PMTM

iv- Kayma Geriliminin Kayma Hızı ile Değişimi

Şekil 4.12. Kayma geriliminin kayma hızı ile değişimi (c = (PT)%15, (PMTM)%5, T = 25oC)

Şekil 4.19’de silikon yağı içerisinde hazırlanan süspansiyonların, elektrik alan

varlığında ve yokluğundaki optimum derişimde kayma hızı-kayma gerilimi grafikleri

verilmiştir. Kayma hızındaki artış, hem elektrik alan varlığında hemde elektrik alan

yokluğunda kayma geriliminin artışına neden olmuştur. E=0’da süspansiyon

Newtonian( Newton yasasına uygun) davranış sergilemiştir. E=1 kV/mm’de ise

γ=0’da kayma gerilimi göstermektedir ve Bingham türü davranış sergilemektedir.

Yılmaz ve arkadaşları, poli( Li-2- hidroksietilmetakrilat)/ silikon yağı

süspansiyonları ile yaptıkları çalışmada, E=2 kV/mm, c= %20 derişim olduğu

şartlarda kayma hızının artmasıyla kayma geriliminin arttığını rapor etmişlerdir

(Yılmaz vd., 2006).

48

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

Kayma hızı (1/s)

Kay

ma

geril

imi(P

a)

PT(E=0)

PT(E=1)

PMTM(E=0)

PMTM(E=1)

v- Kayma Geriliminin Sıcaklıkla Değişimi Şekil 4.13.Kayma gerilimi sıcaklıkla değişimi ( PT:c = % 15, g = 1 s-1, E = 2 kV/mm, PMTM: c = % 5, g = 1 s-1, E = 0 kV/mm)

Sıcaklık etkisi, ER etkiyi değerlendirmek için önemli parametrelerden birisidir.

Sıcaklığın ER akışkan üzerine etkisi iki şekilde olmaktadır. Birincisi, ER

süspansiyon için sıcaklık, polarizasyon etkisini kesin olarak değiştirebilir. Bunun

yanında tanecik iletkenliği ve dielektrik sabiti de sıcaklıkla değişebilir. Yüksek

sıcaklıkta ER süspansiyon içerisindeki taneciklerin iletkenliğinin azalması ve

dielektrik kaybının meydana gelmesi ER aktivitenin azalmasına neden olur. İkincisi

ise sıcaklık taneciklerin çarpışma sayısının artmasını sağlar. Ayrıca yüksek sıcaklıkta

Brown hareketleri artar ve taneciklerin lif yapısı zayıf hale gelir. Bu durum ER

etkinin azalmasına neden olur.

Şekil süspansiyonlarının E = 2 kV/mm ve c = %15 şartlarında viskozitelerinin

sıcaklık ile değişim grafiği verilmiştir. Süspansiyonların 25-80oC aralığında, sabit

kayma hızında (γ& = 0,2 s–1) yapılan ölçümlerde sıcaklık artışı ile ER aktivitenin

azaldığı gözlenmiştir. TGA analizlerinde de PT’nin termal kararlılığının PMTM’den

yüksek oduğu gözlenmiştir. Yılmaz ve arkadaşlarının Poli(metilmetakrilat)-blok-

polistiren/SO süspansiyonları ile yaptıkları çalışmada, sıcaklık artışı ile kayma

geriliminin azaldığı belirtilmiştir (Yılmaz vd., 2006).

49

0123456789

10

25 35 45 55 65 75 85

Sıcaklık (0C)

Kay

ma

Ger

ilim

i (Pa

)

PT

PMTM

vi-Viskozitenin Kayma Hızı ile Değişimi Şekil 4.14. Viskozitenin kayma hızı ile değişimi (c = % 15(PT), %5(PMTM), T = 25oC)

Şekil 4.14’te görüldüğü gibi viskozite, kayma hızı artışı ile azalmaktadır. Block ve

Kelly SO içerisinde hazırladıkları süspansiyonlarda silika ve kalsiyum titanat ile

yaptıkları deneylerde, silika süspansiyonların elektrik alan yokluğunda Newtonian

davranış sergilediğini, kalsiyum titanat süspansiyonların ise dilatant davranış

sergilediğini belirtmişlerdir (Block vd., 1988). Tanaka ise polianilinin ve

magnezyum hidroksitin SO ortamında hazırlanan süspansiyonları ile yaptıkları

çalışmalarda, hem elektrik alan yokluğunda hem de elektrik alan varlığında

süspansiyonların kayma incelmesi gösterdiğini belirtmiştir (Ünal vd., 2002). Aynı

şekilde sıvı kristal polisiloksan/SO sisteminin E = 0kV/mm ve E ≠ 0kV/mm

şartlarında da kayma incelmesi türünden reolojik bir davranış gösterdiği Otsubo

tarafından rapor edilmiştir (Otsubo vd., 1999). Ayrıca Ünal ve arkadaşları tarafından

poli(2-akrilamido–1–metilpropanesülfonik asit)/SO sistemi ile yapılan çalışmada

viskozitenin elektrik alan kuvvetinin artmasıyla arttığı, kayma hızı artışı ile de

azaldığı rapor edilmiştir (Ünal vd., 2002).

Kayma hızı arttığı zaman viskoz kuvvetlerde artar ve bu artışa paralel olarak

süspansiyonun yapısal iskeletinde meydana gelebilecek bozunma da artabilir. Bu

nedenle elektrik alan neticesinde oluşmuş olan süspansiyonun yapısı daha kolay

bozulur ve viskozite artışı daha az olur.

50

0

10

20

30

40

50

0 5 10 15 20

Kayma hızı (1/s)

Visk

ozite

(Pas

) PT(E=0)

PT(E=1)

PMTM(E=0)

PMTM(E=1)

vii- Elastik Modülün Frekans ile Değişimi Şekil 4.15. Elastik modülün frekans ile değişimi (c = (PT)%15, (PMTM)%5 g = 1 s-1, T = 25oC, E = 0,5 kV/mm) Numunelerin viskoelastik özelliklerini belirlemek üzere sabit kayma gerilimi,

sıcaklık ve derişimde numuneler üzerine 0-100 Hz arasında frekans uygulandı, elde

edilen sonuçlar Şekil 4.15’da gösterildi. Şekilde görüldüğü gibi yaklaşık 20 Hz

değerine kadar artan frekans ile PT’nin viskoelastikliği az da olsa artmış ve titreşim

sönümleme görevlerini yapmıştır. PMTM’de ise yaklaşık 30 Hz değerine kadar artış

gözlenmiş daha sonra her iki polimerde de 60-70 Hz’ten itibaren (lineer viskoelastik

bölgede) daha fazla artış gözlenmektedir. Benzer davranışlar literatürde de rapor

edilmiştir (Gerçek vd., 2007).

51

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 20 40 60 80 100

Frekans (Hz)

G' (

Pa)

PT

PMTM

5.SONUÇ

Bu çalışmada Politiyofen ve PMTM polimerleri kimyasal yöntemle sentezlendi.

FTIR analizleri sonucunda polimerleşme oluşumunu destekleyen bantlar gözlendi.

Dinamik ışık saçılımı cihazı yardımıyla, polimerlerin ortalama tanecik çaplarının

PMTM: 14,53 µm, PT: 24,10 µm olduğu tespit edildi.

Sentezlenen polimerlerin iletkenlikleri dört nokta tekniği ile ölçüldü. Oda

sıcaklığındaki iletkenlikleri PT:3.80x10-5(S/cm), PMTM:2.84x10-5(S/cm)

değerlerinde hesaplandı. Ölçümlerde polimerlerin ER uygulamalar için uygun

iletkenlik değerlerinde oldukları görüldü.

TGA analizleri sonucunda polimerlerin bozunma sıcaklıkları incelendi. PT’nin

termal kararlılığının PMTM’den yüksek olduğu tespit edildi.

Polimerlerin taramalı elektron mikroskobu ile sık istiflenmiş tanecikli ve gözenekli

bir yapıda oldukları gözlendi.

Koloidal kararlılığa, derişimin etkisi incelendi. Kütlece derişimi fazla olan

süspansiyonların daha hızlı, derişimi az olanların ise daha yavaş çöktükleri gözlendi.

PT’nin kolloidal kararlılığının daha yüksek olduğu belirlendi.

Elektroreometre ile yapılan çalışmalarda, süspansiyonun derişimi arttıkça ER

verimin arttığı ve %15’lik derişimin üzerine çıkıldığın da ise kısmi azalma görüldü.

ER aktivite için optimum süspansiyon derişimi %15 (m/m) olarak bulundu.

Elektrik alan varlığındaki viskozite değerinin, elektrik alanın olmadığı duruma göre

daha yüksek gözlendi.

Süspansiyon viskozitesinin kayma hızının artmasıyla azaldığı ve kayma incelmesi

türünden viskoelastik davranış gösterdiği tespit edildi.

52

Farklı derişimdeki süspansiyonların; E=0–3 kV/mm elektrik alan aralığında ve γ& =

0,2 s–1 kayma hızında elde edilen kayma gerilimi–derişim grafiğinden alınan

sonuçlarla, derişim ve elektrik alan kuvveti artışına paralel olarak kayma geriliminde

artış gözlendiği tespit edildi.

Viskozite üzerine elektrik alan kuvveti etkisi incelendiğinde elektrik alan kuvvetinin

artışı ile viskozite değerinin arttığı belirlendi.

ER aktivitenin elektrik alan kuvvetindeki artışa paralel olarak artış gösterdiği ve ER

aktivitenin yükseldiği tespit edildi.

Kayma hızındaki artış, hem elektrik alan varlığında hemde elektrik alan yokluğunda

kayma geriliminin artışına neden olmuştur. E=0’da süspansiyon Newtonian ( Newton

yasasına uygun) davranış sergilemiştir. E=1 kV/mm’de ise γ=0’da kayma gerilimi

göstermektedir ve Bingham türü davranış sergilemektedir.

Süspansiyonların 25-80oC aralığında, sabit kayma hızında (γ& = 0,2 s–1) yapılan

ölçümlerde sıcaklık artışı ile kayma gerilimi değerlerinin azaldığı gözlenmiştir.

Frekans artışı ile elastiklik modülü değerlerinde ise lineer bir artış olduğu gözlendi.

Elde edilen sonuçlardan yola çıkılarak incelenen PT ve PMTM polimerlerinden PT’nin elektroreolojik materyal olarak daha üstün özellikte olduğu belirlendi.

53

6. KAYNAKLAR Ballav, N., Biswas, M., 2003. Preparation and evaluation of a nanocomposite of

polythiophene with Al2O3. Polym. Int., 52, 179-184. Block, H., Kelly, J.P., 1998. Electro-rheology. J. Phys. D:Appl. Phys, 21(12), 1661–

1677. Choi, H.J., Kım, T.W., Cho, M.S., Kım, S.G. and Jhon M.S., 1997.

Electrorheological Characterization of Polyaniline Dispersions. Eur. Polym.J., 33, 699-703 .

Choi, S.B., Cheong, C.C., Jung, J.M., Choi, Y.T., 1997. Position control of an Valve-

cylinder system via Neural Network controller. Mechatronics, 7, 37-52 . Cohen, Y., 2002. Biologically Inspired Robots as Artificial Inspectors. Proceedings

of the SPIE Smart Structures and Materials Symposium. NDE Conference, San Diego, CA, 4702-4705.

Cowie, J. M G., 1991. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials.

Second Edition. Chapman and Hall, New York, USA, 410-420 . Çabuk, M., 2005. Polianilin-Pomza Kompozitinin Elektroreoljik Özelliklerinin

İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 46 s, Isparta.

Di, K., Yang, X., Li, C., 2006. Electrorheological behavior of copper

phthalocyanine-doped mesoporous TiO2 suspensions. Journal of Colloid and Interface Science, 294, 499-503.

Dlodlo, Z.B., Brookfield, D.J., 1999. Compensator-based positioncontrol of an

Electrorheological actuator. Mechatronics, 9, 895-917. Dülgerbaki, Ç., 2006. Politiyofen/Montmorillonit ve Politiyofen/Polipropilen

Kompozitlerinin Sentezi ve Karakterizasyonu.Ortadoğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 89s, Ankara.

Erişti, Ç., 2006. Poliinden/Kaolin İletken Kompozitlerinin Sentezi,

Karakterizasyonu Ve Elektroreolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 97 s, Ankara.

Gao, Z.W., Zhao, X.P., 2005. Guest-controlling effects on ER behaviors of β-

cyclodextrin polymer. Journal of Colloid and Interface Science, 289, 56-62 . Gehin, C., Persello, J., Charraut, D., Cabace, B., 2004. Electrorheological properties

and microstructure of silica suspensions. Journal of Colloid and Interface Science, 273, 658-667 .

54

Gerçek, B., Yavuz, M., Yilmaz, H., Sari B., Unal, H. I., 2007. Comparison of electrorheological properties of some polyaniline derivatives. Colloids and Surfaces, 299, 124–132.

Gutierrez, M. H., Ford, W. T., Herbert A. P., 1984. A Warning About Structues of

Thiophene Polymers. J. Polym. Sci: Polym. Chem. Ed., 22, 3789-3794. Hao, T., Kawai, A., 1998. Mechanism of the Electrorheological Effect: Evidence

from the conductive, Dielectric and Surface Choacteristics of Water-free Electrorheological fluids. Langmuir , 14, 1256-1262 .

Hao, T., 2002. Electrorheological suspensions. Advances in Colloid and İnterface

Science, 97, 1–35. Kikuchi, Y., Fukunda, H., 1973. Polymerization of Indene. Journal of Polymer

Science: Part A: Polymer Chemistry, 11: 2709. Kojıma, Y., Matsuoka, T., Takahashı, H., Kurauchı, T., 1995. Electro-rheological

properties of suspension of carbonaceous particles. Journal of Material Science Letters, 14 , 623-625.

Kulich, D. M., Kelly, P. D., Pace, J. E., 1999. Encyclopedia of Polymer Science and

Engineering, 1: 338, John Wiley and Sons, New York. Kulszewicz-Bajer, I., Pawlicka, A., Plenkiewicz, J., 1989. “Poly(3-n-Butylthiophene)

Tetrachloroferrate: Preparation, Spectroscopic and Morfological Studies”, Synthetic Metals, 30:335-339.

Lee, H. J., Chin, B. D., Yang, S. M., Park, O., 1998. Surfactant Effect on the

Stability and Electrorheological Properties of Polyaniline Particle Suspensions. Journal of Colloid And Inteface Science, 206, 424-438.

Lei, J., Cai, Z., Martin, C. R., 1992. Effects of Reagent Concentrations Used to

Synthesize and Optical and Electronic Properties of The Resulting Polymer. Synthetic Metals, 46: 53-69.

Lengalova, A., Pavlinek, V., Saha, P., Quadrat, O., Stejskal, J., 2003.The Effect Of

Dispersed Particle Size And Shape On T he Electrorheological Behaviour of Suspensions. Colloids And Surfaces, 227,1-8.

Lengalova, A., Pavlinek, V., Saha, P., Quadrat, O., Kitano, T., Stejskal, J.,

2003.Influence Of Particle Concentration On The Electrorheological Efficiency Of Polyaniline Suspensions. European Polymer Journal, 39, 641-645 .

Liu, Z., Lin, Y., Wen, X., Su, Q., 2005. Preparation and electrorheological

properties of polyquin(2,3-b)acridine-12, 14(5,7)dione-based suspensions. Colloidsl and surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 264, 55–60 .

55

Makela, K. K., 1999.Characterisation And Performance of Electrorheological Fluids Based On Pine Oils. VTT Publications, 15, Finland.

Makela, K., 1962. Field response Force Transmitting Compositions. U.S., Pat. n:o

3047507. Mattoso, L. H. C., Faria, R. M., Bulholes, L. O. S., Mac D.armid, A. G., “Synthesis,

Doping, and Processing of High Molecular Weight Poly(o-methoxyaniline)”, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 34:2147-2153 (1994).

Noresson, V., Ohlson, N.G., Nilsson M., 2002. Design of electrorheological

dampers by means of finite element analysis: theory and applications. Materials and Design, 23, 361-369 .

Otsubo, Y., Edamure K., 1999. Electric effects on the rheology of insulating oils in

electrodes with flocked fabric.Rheol. Acta, 38: 137-144. Öz, K., 2007. Poliindol/Poli(Vinil Asetat) Kompozitlerin Elektroreolojik

Özelliklerinin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 84 s, Ankara.

Özgün, A., 2005. Tiyofenin Kimyasal Polimerleşmesi, Poli(Oksimetilen) İle

Kompozitlerinin Hazırlanması ve Özelliklerinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 97 s, Ankara.

Plockharski, j., Drabik, H., Wycislik, H., Ciach, T., 1997. Electrorheologycal

Properties of Polyphenilene Suspensions. Synthetic Metals, 88, 139-145. Ruiz, J., Nayak, K., Marynick, D. S., Reynolds, J. R., 1989. Soluble Ethylmercapto-

Substitued Polythiophenes. Macromolecules, 22, 1231-1238 . Sankır, M., Küçükyavuz, S., Küçükyavuz, Z., 2002. Electrochemical Preaparation

and Characterization of Carbon Reinforced Poly(dimethylsiloxane)/Polythiophene Composites: Electrical, Thermal and Mechanical Properties. Synthetic Metals, 128, 247-251.

Sarı, B., 1998. Anilin ve Türevlerinin Elektrokimyasal Polimerleşmesi, Bazı

Kompozitlerinin Sentezi ve Özelliklerinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi, 48s, Ankara.

Sarıkaya, Ş., 2007. Poliinden/Kalsiyum Karbonat Kompozitlerinin Sentezi,

Karakterizasyonu Ve Elektroreolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 90 s, Ankara.

Seanor, D. A., 1982. Electrical Properties of Polymers. Academic Pres Inc., New

York, USA, 3. Skotheim, T., 1998. Handbook of Conducting Polymers, Marcel Dekker, Newyork.

56

Stangroom, J.E., 1993. Electrorheological fluıds. Phys. Techn, 14(6), 290-296 . Sukumar, M., 1994. Recent trends in conducting polymers: problems and promises.

Indian Journal of Chemistry, 33A: 524-539. Syed, A. A., Dinesan, M. K., 1991. Review: Polyaniline- a novel Polymeric Material.

Talanta, 38 (8), 815-837. Şahin, D., Sarı, B. And Ünal, H.İ., 2002. An Investigation of Some Parameters on

Electrorheological Properties of Polypyrrole Suspensions. Turk J. Chem, 26, 113-124.

Tau, W.Y., Wen, W., Sheng, P., 2000. Electrorheological fluids using bi-dispersed

particles. Physica B, 279 : 171-173. Ünal, H.İ., Ağırbaş, O., Yılmaz, H., 2006. Electrorheological properties of Poly (Li-

2- hydroxyethyl methacrylate) suspensions. Coloids and Surfaces A: Physicocem. Eng. Aspects, 274: 77/84.

Ünal, H. İ., Yılmaz, H., 2002. Electrorheological properties of poly(lithium-2-

acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid) suspancions. Journal of Applied Poymer Science, 86, 1106-1112.

Wang J., 1997. IR Spectroelectrochemical Investigations of Solvent Roles in

Deactivation of Poly(3-methylthiophene) Films. Electrochimica Acta, 42, 2545-2554 .

Winslow, W.. M., 1953. Field Controlled Hydraulic Device. U.S. Pat. n:o 2661596. Xu, Y., Qu, W.L., Ko, J.M., 2000. Seismic response control of frame structure susing

magnetorheological/electrorheological dampers. Earthquake Engng Structt. Dyn., 29,557-575.

Yang, J., Ferreira, J.M.F., Weng, W. And Tang, Y., 1997. Sol- Gel Preparation and

Electrorheological Activity of SiO2-TiO2 Composite Powders. Journal of Colloid and Interface Science, 195, 59-65 .

Yavuz, M., Ünal, H. İ., 2004. Synthesis, Characterization, and Partial Hdrolysis of

Polyisoprene-co-Poly(tert-butyl methacrylate) and Elevtrorheological Properties of Its Suspensions. Journal of Applied Polymer Science, 91, 1822-1833.

Yeh, J.Y., Chen, L.W. and Wang, C.C., 2004. Dynamic stability of a sandwich beam

with a constrained layer and electrorheological fluid core. Composite Structures, 64, 47-54.

57

Yılmaz, H., Ünal, H. İ., Yavuz, M., 2005. An İnvestigation of Electrorheologycal Properties of Calcium Carbonate Suspensions in Silicone Oil. Colloid Journal, 67 -2, 268-273.

Yılmaz, F., Sel, O., Güner, Y., Toppare, L., Hepuzer, Y., Yağcı, Y., 2004.

Controlled Synthesis of Block Copolymers Containing Side Chain Thiophene Units and Their Use in Electrocopolymerization with Thiophene and Pyrrole. Journal of macromolecular scıence Part A—Pure and Applied ChemistryVol. A41, No. 4, pp. 401–418.

Yılmaz, H., Değirmenci, M. and Ünal, H.İ., 2006. Electrorheological properties of

PMMA-b-PSt copolymer suspensions. Journal of Colloid and Interface Science, 293, 489-495 .

58

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Osman KARAGÖLLÜ

Doğum Yeri ve Yılı: Yukarı Gökdere-1970 Medeni Hali : Evli Yabancı Dili : İngilizce-Almanca Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl) Lise : Fatih Vatan Lisesi-1987 Lisans : Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Kimya Öğretmenliği-1994 Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yıl: Kırşehir Özel Serhat Dershanesi-1994-1998

Yalvaç Özel Gölcük Dershanesi-1999-2002

Yukarıkaşıkara İlköğretim Okulu-2002-2006

Yalvaç Anadolu Meslek ve Meslek Lisesi-2006-2007

Gülkent Anadolu Lisesi-2007

59