Fonksiyonel stiren polimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektroeğirilmiş nanofiberlerinin üretilmesi

Abstract

Geçtiğimiz son çeyrekte bilim ve teknolojideki ilerlemelere paralel olarak, nanomateryallerin hazırlanmasının ve karaterizasyonunun yanı sıra fonksiyonel uygulamaları alanında büyük ilerlemelere ve gelişmelere tanık olunmuştur. Önemli bir nanomalzeme sınıfı olarak, nanofiberler oldukça küçük çaplarından dolayı yüksek spesifik yüzey alana sahiptirler. Bu eşsiz özelliklerin yanı sıra polimerlerin çok farklı fonksiyonel gruplara sahip olabilmelerinden ve pek çok farklı materyal ile katkılanabilmelerinden dolayı nanofiberler, üstün özelliklere sahip malzemeler gerektiren birçok alanda uygulama potansiyeline sahiptir. Nanofiberlerin hazırlanması için pek çok yöntem geliştirilmiş olmakla birlikte, elektroeğirme yöntemi büyük ölçekte kesintisiz nanofiberlerin hazırlanmasına ve fiber çapının nanometreden mikrometreye kadar ayarlanabilmesine imkân tanımasından dolayı umut vaat edici bir yöntem olarak değerlendirilmektedir. Elektroeğirme yönteminin temelleri 1882’de Lord Rayleigh’ın bir damlanın yüzey gerilimini yenmek için ne kadar elektriksel yükün gerektiğini araştırdığı çalışmaya kadar gitmektedir. 1900’lü yılların başlarında eriyik bal mumuna elektrik verildiğinde katı fiberlerin oluştuğu bilinmekteydi. Plastik malzemelerin elektroeğirmesi üzerinde ilk önemli patent 1934 yılında Anton Formhals tarafından alınmıştır. Bu çalışmalara rağmen elektroeğirme yöntemi uzun bir süre ticari önem kazanmamıştır. 1970 yılında Simm ve arkadaşları 1 μm’den daha küçük çapa sahip fiberlerin üretimini başardı ve yöntemini patentledi. Buna karşılık, akademisyenlerin bu alana ilgisi 1990’lı yıllarda Reneker’in grubunun çalışmaları ile artmaya başladı. Elektroeğirme ile ilgili akademik çalışmalarındaki patlama ise son beş yılda gerçekleşmiştir. Bu yöntem bütün çözünebilir veya eriyebilir polimerlere uygulanabilmektedir. Elektroeğirme yöntemi ilk bakışta basit bir yöntem olarak görülebilmekle birlikte oldukça çetrefilli bir süreçtir ve dikkatle ele alınması gereken birçok moleküler, süreçsel ve teknik parametreye bağlıdır. Elektroeğirme yönteminin en büyük avantajı kendi başına fiber oluşturmayacak pek çok malzeme, hatta virüs, bakteri ve hücreler gibi çok hassas biyolojik nesneler bile, bu yöntem ile nanofiberlerde tutuklanabilmektedir. Elektroeğirilmiş nanofiberler sahip oldukları fonksiyonel gruplara bağlı olarak pek çok farklı alanda kullanılabilmektedir. Bununla birlikte nanofiberlerin çap kalınlıkları onların verimliğini oldukça etkilemektedir. Nanofiberler ne kadar ince ve defektsiz olurlarsa nanofiberlerin etkinliği o ölçüde fazla olacaktır. Proje kapsamında farklı fonsiyonel gruplar içeren polisitiren polimerleri sentezlenecek ve bu polimerlerden elde edilen nanofiberlerin potansiyel kullanım alanları araştırılacaktır.