KARBON NANOTÜPLERİN MAVİ FAZ-SIVI KRİSTALİN TERMAL STABİLİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ

Abstract

Sıvı kristaller uzun çubuksu yapıdaki moleküller olup, doğada katı ve sıvı fazlar arasında bir ara faz olarak gözlemlenebilen kimyasal maddelerdir. Moleküllerinin belirli yöndeki dizilişleri sayesinde, dışarıdan bir elektrik akımı ile uyarıldığında üzerinden geçen ışığın özelliğini değiştirme özelliğine sahiptirler. Bu özelliklerinden yararlanılarak, günümüzde ışık geçirgenliği ayarlanabilir pencerelerin yanı sıra televizyon, telefon, tablet bilgisayarlar, yazılabilir elektronik tablet ve elektronik kitap gibi dokunmatik ekranlı cihazlarda kullanılabilirler. Uygulamalarda LCD ekran ismiyle önemli bir yer işgal eden sıvı kristaller kendi içerisinde temelde termotropik ve liyotropik olmak üzere iki ana faz içerirler. Faz değişimi liyotropik sıvı kristallerde konsantrasyon ve sıcaklığa bağlı olarak gerçekleşirken termotopik sıvı kristallerde sadece sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık değişimine karşı hassas olan ve artan sıcaklıkla sıvının, azalan sıcaklıkla da katının özelliklerine benzer özellikler gösteren termotropik sıvı kristal molekülleri de kendi içerisinde smektik, nematik ve kiral nematik (kolesterik) fazlar olmak üzere de değişik fazlar içerir. Bununla birlikte, termotropik sıvı kristal fazı içerisinde, artan sıcaklıkla birlikte, smektik veya kolesterik faz ile izotropik faz arasında çok küçük bir sıcaklık aralığında görülen ve sıvı kristal moleküllerinin kendiliğinden çifte sarmal yapı oluşturmasıyla meydana gelen diğer bir ara faz olan mavi faz sıvı kristaller, nematik sıvı kristallerle karşılaştırıldığında, elektrik akımına karşı tepki süresinin çok daha az olması, görünür bölgede seçici yansıma vermesi, optikçe izotropik olması gibi mükemmel elektro-optik özelliklere sahip olmasından dolayı lazerden, objektif lenslerine kadar pek çok uygulamada kullanılmaktadır. Bu avantajının yansıra, bu fazın çok dar bir sıcaklık aralığında görülmesi, uygulamalarında bir sınırlamaya neden olmaktadır. Sıcaklık aralığını genişletmek amacıyla, günümüzde polimer stabilizasyonu [1], ve nano parçacık eklenmesi [3] gibi değişik yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, hazırlanan mavifaz-sıvı kristalleri içerisine değişik konsantrasyonlarda tek (SWCNT) ve çok duvarlı (MWCNT) karbon nanotüpleri eklenerek, söz konusu karbon naotüplerin mavi faz sıvı kristalinin termal stabilizasyonu üzerine etkisi incelenmiştir. Mavi-faz sıvı kristal numunesine içerisine %0.001 ile %0.05 aralığındaki konsantrasyonlarında eklenen karbon nanotüplerin, mavi fazın gözlenebilme sıcaklık aralığını 30oC’den 42oC’ye çıkardığı gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan çalışmada karbon nanotüp varlığında polimer stabilizasyonu da yapılarak numunenin dalga boyu stabil hale getirilmiştir.

Keywords

• sıvı kristal, karbon namotüp, sıcaklık aralığı