Production and Investigation of Cholesteric Liquid Crystal-Polymer Fibers by Electrospinning Method

Abstract

Sıvı kristallerin ekran teknolojisi, sensör, esnek devre elamanları, ışık modülatörleri gibi uygulamalarda kullanılabildiği bilinmektedir. Kolesterik mezofaz sıvı kristaller ışığın seçici geçirgenlik özelliği ile ön plana çıkmaktalardır. Bu çalışmada, ilk defa tek-iğneli elektro-eğirme kullanılarak kolesterik sıvı kristaller-polimer kompozit liflerinin üretilmiş ve incelenmiştir. Bu bağlamda ilk olarak, mavi, yeşil ve kırmızı renkte ışığı yansıtabilecek sırasıyla 470 nm, 550 nm ve 640 nm spiral adım uzunluklarına sahip kolesterik sıvı kristaller hazırlanmıştır. Konak nematik mezofaz olarak E-7 ve yüksek burma gücüne sahip R-5011 kiral katkı maddesi kullanılmıştır. Bu kolesteriklerin yaklaşık istenilen adım uzunluklarına sahip oldukları UV-VIS spektrofotometre ölçümleri ile gösterilmiştir. Ayrıca, hazırlanan kolesteriklerin karakteristik bir tekstür olan oily-streak desenlere sahip olduğu görülmektedir. Bu kolesterikler poliakrilonitril ile karıştırılarak dimetilformamid içerisinde çözdürülmüştür. Bu çözeltiler tek-iğneli elektro-eğirme sistemi ile 16 kV, 18 kV, 20 kV, 22 kV ve 24 kV uygulama voltajları altında eğirilerek sıvı kristal polimer kompozit lifleri haline getirilmişlerdir. Eğirilen liflere katkılanan kolesterik sıvı kristallerin varlığı optik ve yapısal analizler geçekleştirilerek belirlenmiştir. Polarize optik mikroskop ile yapılan görüntülemelerde çapraz polarizörler arasındaki lifler boyunca parlamalar gözlenmiştir. Bu parlamalar lif boyunca sıvı kristallerin yerleştiğini göstermektedir. Ayrıca, yapısal analiz sonucu her bir lifte üretim parametreleri ve katkı maddelerine göre lif yapısının değişimi üzerine çalışma yapılmıştır. Tüm kolesterik örnekleri için düşük uygulama voltajlarında eğirilen lifler boyunca uzanan küresel boncuk yapılar tespit edilmişken daha yüksek uygulama voltajlarında eğirilen liflerde boncuk yapılar oldukça seyrek gözlenmiştir. Kızılötesi spektroskopisi analizleri sonucu liflerin sıvı kristallerin sergilediği titreşim pikleri ile aynı dalga sayılarında pikler vermesi lif yapılarında sıvı kristallerin varlığını göstermiştir.