İyonik Polimer Eyleyicilerde Kullanılan Ag katkılı Grafen-esaslı Elektrot Membranların Özelliklerine İndirgenme Yönteminin Etkisi

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 2, 818 - 824, 31.08.2017

Hülya Kaftelen Odabaşı

Öz

İyonik elektroaktif polimer eyleyiciler, hafif olmaları ve düşük gerilimlerde (< 5V) elektrik uyarımına karşılık mekanik deformasyon göstererek doğal kasların hareket mekanizmasını en iyi şekilde taklit edebilmelerinden dolayı "yapay kaslar" olarak kullanılabilen malzemelerdir. Ancak, iyonik elektroaktif polimer eyleyicilerde kullanılan Au, Pt gibi geleneksel elektrot malzemeleri, hem pahalı olması hem de eyleyici performansını etkileyen çatlak oluşumuna sebep olması bu tür metal elektrotların kullanımını sınırlamaktadır. Bu çalışmada, Ag katkılı grafen esaslı elektrot malzemeleri iki farklı indirgenme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Ag parçacık miktarının ve indirgenme yönteminin elektrot malzemelerinin yüzey dirençleri dolayısıyla iletkenlikleri üzerine etkileri incelenmiştir. İndirgenmiş grafen oksit (RGO) tozları, XRD, FTIR ile, elektrot malzemeleri ise XRD, SEM ve Van der Pauw yöntemi kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, RGO hazırlama metodunun Ag parçacık katkılama ile karşılaştırıldığında yüzey direncinin azalmasında daha etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Elde edilen düşük yüzey direncine sahip (< 5 Ωcm) Ag parçacık/grafen elektrotlar, iyonik polimer eyleyicilerde metal elektrotlar yerine kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler

Grafen", "Elektriksel Direnç", "İyonik Polimer Eyleyiciler", "Elektrot Malzemesi"

Kaynakça

• Chen Q., Xiong K., Bian K., Jin N. and Wang, B. 2009. Preparation and performance of soft actuator based on IPMC with silver electrodes. Frontiers of Mechanical Engineering in China, 4, 436–440.
• Dinh D.A., Hui K.S., Hui K.N., Cho Y.R., Zhou W., Hong X., Chun H-H. 2014. Green synthesis of high conductivity silver nanoparticle-reduced graphene oxide composite films, Applied Surface Science, 298 62–67.
• He, Q., Yu, M., Yang, X., Kim, K., J. and Dai, Z. 2015. An ionic electro-active actuator made with graphene film electrode, chitosan and ionic liquid. Smart Materials and Structures, 24, 1-9.
• Huang Y., Liang J.J. and Chen Y.S. 2012. The application of graphene based materials for actuators. Journal of Materials Chemistry, 22, 3671-3679.
• Hummers W.S. and Offeman R.E. 1958. Preparation of graphitic oxide. Journal of American Chemistry Society, 80,1339-1339.
• Kaftelen H., İtik M., Çakır A.O., Sancak C. 2015. Ag Nanoparticle Doped Reduced Graphene Oxide-based Electroactive Biopolymer Actuators, Metech'15 III: International Conference on Innovative Materials and Structures Technologies in Metallurgical Engineering, İstanbul, Türkiye, 43-50.
• Lian Y. F., Liu Y. X., Jiang T., Shu J., Lian H. Q. and Cao M. H. 2010. Enhanced Electromechanical Performance of Graphite Oxide-Nafion Nanocomposite Actuator. Journal of Physical Chemistry C, 114, 9659-9663.
• Lu L. H., Liu J. H., Hu Y., Chen W. 2012. "Large volume variation of an anisotropic graphene nanosheet electrochemical–mechanical actuator under low voltage stimulation", Chemical Communication, 48, 3978-3980.
• Lu L., Liu J., Hu Y., Zhang Y., Chen W. 2013. Graphene-stabilized silver nanoparticle electrochemical electrode for actuator design. Advanced Materials, 25, 1270-1274.
• Oh II-K. and Jeon, J-H. 2015. Graphene-based Ionic Polymer Actuators, Chapter 3, Ionic Polymer Metal Composites: Smart Multi-Functional Materials and Artificial Muscles, Shahinpoor, M. (Ed.) Royal Society Chemistry Smart Materials, ISBN: 978-1-78262-077-8, USA, 148-168.
• Okuzaki H., Kuwabara T, Funasaka K., Saido T. 2013. Humidity sensitive polypyrolle films for EAP actuators. Advanced Functional Materials, 36, 4400-4407.
• Park, S., An, J., Potts, J. R., Velamakanni, A., Murali, S. and Ruoff, R.S., 2011. Hydrazine-reduction of graphite- and graphene oxide. Carbon, 49, 3019-3023.
• Punning, A., Kruusmaa, M. and Aabloo A., 2007.Surface resistance experiments with IPMC sensors and actuators. Sensors and Actuators A, 133, 200–209.
• Shahinpoor M. and Kim K.J. 2004. Ionic polymer-metal composites: III. Modeling and simulation as biomimetic sensors, actuators, transducers, and artificial muscles, Smart Materials and Structures, 13, 1362-1368.
• Stobinski, L. , Lesiak, B., Malolepszy, A. , Mazurkiewicz, M. , Mierzwa, B., Zemek, J., Jiricek, P. and Bieloshapka, I. 2014. Graphene oxide and reduced graphene oxide studied by the XRD, TEM and electron spectroscopy methods. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 195, 145–154.
• Tiwari R., E. and Garcia E. 2011. The state of understanding of ionic polymer metal composite architecture: a review. Smart Materials and Structures, 20, 083001-16.
• Wood D. L., Chlistunoff J., Majewski J. and Borup R. L. 2009. Nafion Structural Phenomena at Platinum and Carbon Interfaces. Journal of American Chemical Society, 131, 18096-18104.