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

Abstract

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.

Ionic electroactive polymer actuators are light weight and showing the mechanical deformation against to low voltage (<5 V) electrical stimulation, and they are useable as artificial muscles due to mimicking the action mechanism of natural muscle in a best way. However, conventional electrode material such as Pt used in ionic electroactive polymer actuators is both being extremely expensive and causing formation of cracks affecting the performance of the actuator which limit the use of such metal electrode. In this study, Ag added graphene-based electrode materials were prepared using two different reduction method. The effects of Ag particle amount and the reduction method on the surface resistance of electrode materials were investigated. Reduced graphene oxides (RGO) were characterized by XRD, FTIR while electrode materials were characterized by XRD, SEM and Van der Pauw method. The results reveals that RGO preparation methods are more effective for reducing surface resistance when compare to Ag particle addition. The obtained Ag particle/graphene electrodes having the low surface resistance (< 5 Ωcm) can be used in ionic polymer actuators instead of metal electrodes.