Yüksek voltaja ihtiyaç duyulmadan nano boyutta sürekli lif çekimi gerçekleştirilebilecek bir prototip hazırlanması

Abstract

Yüzey alanının mikro ve makro boyuttaki benzerlerine kıyasla çok daha yüksek olması, nano boyuttaki malzemelerin ilgi odağı olmasına yol açmıştır. Nano boyuttaki malzemeler, nanoparçacıklar, nanorodlar, nanolifler, nanomembranlar/filmler olmak üzere sınıflandırılmaktadırlar. Nanolif üretiminde ise birçok farklı teknik bulunmaktadır. Bunlar; çekim prosesi, faz ayırma yöntemi, şablon yöntemi, fibrilasyon, elektro lif çekim yöntemi, santrifüj lif çekim yöntemi ve kendiliğinden düzenlenme gibi sıralanabilir. Ancak bu tekniklerden en öne çıkanı elektro lif çekim yöntemi olmuştur. Bir besleme ünitesi, bir yüksek voltaj sağlayıcı ve bir toplayıcı olmak üzere 3 temel unsurdan oluşan bu sistemde yüksek gerilimler kullanılmaktadır. Buradaki yüksek voltaj kullanımı hem maliyet hem de risk teşkil etmektedir. Bu çalışmada, literatürde hakkında oldukça limitli bilgi bulunan "çekim prosesini" sürekli lif üretimi yapar hale getirecek bir prototip üretmek amaçlanmıştır. Böylece nano boyutta lif üretimi için yaygın olarak kullanılan elektro lif çekim prosesindeki yüksek voltaj kullanımı elimine edilmiştir. Çalışmada hem polivinilalkol (PVA) hem de aljinat (ALG) polimerlerinden çözelti hazırlanmıştır ancak PVA polimeri ile üretim, polimer kaynaklı sorun nedeniyle başarıyla gerçekleşmemiştir. ALG ile yapılan denemelerde ise, hazırlanan prototip ile sürekli lif üretimi başarılı bir şekilde gerçekleşmiş olup üretilen liflerin öncelikle optik mikroskop ve seçilen en ince liflerin ise taramalı elektron mikroskobu altında yüzey morfolojileri ve lif çapları incelenmiştir. Elde edilen veriler, kurulan prototipin nano boyutta lif üretimi için kullanılabilir olduğunu kanıtlamış olup prosesin biraz daha geliştirilerek daha ince çaplarda lif üretimi için kullanılabileceğini göstermektedir.

The fact that the surface area is much higher compared to their micro- and macro-sized counterparts has led to nanoscale materials being the center of attention. Nanoscale materials are classified as nanoparticles, nanorods, nanofibers, nanomembranes/films. There are many different techniques in nanofiber production. These can be listed as attraction process, phase separation method, template method, fibrillation, electro fiber extraction method, centrifugal fiber extraction method and self-assembly. However, the most prominent of these techniques is the electro fiber extraction method. High voltages are used in this system, which consists of 3 basic elements: a feeding unit, a high voltage provider and a collector. The use of high voltage here poses both cost and risk. In this study, it is aimed to produce a prototype that will enable the "drafting process", about which there is very limited information in the literature, to produce continuous fiber production. Thus, the use of high voltage in the electro fiber drafting process, which is widely used for nano-sized fiber production, is eliminated. In the study, solutions were prepared from both polyvinylalcohol (PVA) and alginate (ALG) polymers, but production with PVA polymer was not realized due to polymer-related problems. In the experiments with ALG, continuous fiber production was successfully achieved with the prepared prototype and the surface morphology and fiber diameters of the produced fibers were examined first under optical microscope and the selected finest ones under scanning electron microscope. The data obtained proved that the prototype can be used for nano-sized fiber production and shows that the process can be further developed and used for fiber production with finer diameters.