Polietilen ince filmin dielektrik özelliklerinin frekans, sıcaklığa bağlı davranışı ve camsı geçiş sıcaklığının tespiti

Authors : Şahin YAKUT

Pages : 1105-1118

Doi:10.17341/gazimmfd.822360

View : 23 | Download : 15

Publication Date : 2021-03-05

Article Type : Research Paper

Abstract :35000 g/mol moleküler ağırlığa sahip külçe halindeki polietilenden (PE), termal buharlaştırma yöntemiyle 10-3 Torr vakum altında 750 nm kalınlığında PE ince filmler elde edildi. PE ince filmler alüminyum (Al) elektrotlar arasında kapasitör formunda hazırlandı. Hazırlanan PE ince filmlerin 10-106 rad/s açısal frekans ve 233 – 373 K sıcaklık aralığında dielektrik ölçümleri yapıldı. Elde edilen sonuçlar Cole-Cole modeli ile analiz edildiğinde PE ince filmlerin dielektrik sabitinin oda sıcaklığında yaklaşık 20 olduğu, yapıda üç farklı polarlanma mekanizmasının farklı frekans ve sıcaklık aralıklarında etkili olduğu görüldü. Bu mekanizmalardan α-rölaksasyonunun polimerlerde gözlenen camsı geçiş davranışını temsil ettiği belirlendi. Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) modeli kullanılarak yapılan analizde PE ince filmin camsı geçiş sıcaklığının 315 K (42ᵒC) civarında olduğu tespit edildi. PE ince filmin, termal buharlaştırma yöntemiyle üretilmesinde ana zincirinde kırılmalar meydana gelebileceği ve lineer bir zincir formundan çapraz bağlı ağ formuna geçilebileceği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar PE’nin ince film formunda külçe formuna kıyasla daha yüksek dielektrik sabit değerlerine ulaşabildiğini göstermiştir. Buna göre, PE ince filmin mikro ve nano boyutta enerji depolama sistemlerinde kullanımı da mümkün olabilir.
Keywords : Dielektrik sabit, camsı geçiş sıcaklığı, AC iletkenlik, polyetilen ince film, elektrik modül