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

Abstract

35000 g/mol moleküler ağırlığa sahip külçe halindeki polietilenden (PE), termal buharlaştırma yöntemiyle10-3 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 frekansve 233-373 K sıcaklık aralığında dielektrik ölçümleri yapıldı. Elde edilen sonuçlar Cole-Cole modeli ileanaliz edildiğinde PE ince filmlerin dielektrik sabitinin oda sıcaklığında yaklaşık 20 olduğu, yapıda üç farklıpolarlanma mekanizmasının farklı frekans ve sıcaklık aralıklarında etkili olduğu görüldü. Bumekanizmalardan α-rölaksasyonunun polimerlerde gözlenen camsı geçiş davranışını temsil ettiği belirlendi.Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) modeli kullanılarak yapılan analizde PE ince filmin camsı geçiş sıcaklığının315 K (42℃) civarında olduğu tespit edildi. PE ince filmin, termal buharlaştırma yöntemiyle üretilmesindeana zincirinde kırılmalar meydana gelebileceği ve lineer bir zincir formundan çapraz bağlı ağ formunageçilebileceği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar PE’nin ince film formunda külçe formuna kıyasla dahayüksek dielektrik sabit değerlerine ulaşabildiğini göstermiştir. Buna göre, PE ince filmin mikro ve nanoboyutta enerji depolama sistemlerinde kullanımı da mümkün olabilir.