Nanoteknoloji atom ve molekül boyutunda özel yöntem ve tekniklerle yapıların, materyallerin ve araçların yapımı, ölçümü ve bu malzemelerin temel özelliklerinden yararlanma kabiliyetlerini ifade etmektedir. Nanokaplama ise nanoboyutlu yapılardan oluşan bir tabaka ile malzemelerin yüzeylerinin kaplamasıdır.
Mikro-boyutta elde edemediğimiz kimyasal ve fiziksel değişimler nanoboyutlu tanecikler sayesinde yüzeye daha düzgün kaplanarak elde edilebilmektedir.
Nano-kaplama çevre dostu, yüzey pürüzlülüğünün azaltılması, daha ekonomik olması gibi birçok üstünlükleri mevcuttur. Nano kaplamalar birçok alanda kullanılabilmektedir. Bu uygulamaların bazıları ise;
• Kendi kendini temizleyen kaplamalar,
• Anti-bakteriyel kaplamalar,
• Seramik yüzeylerde leke önleyici nano-kaplamalar,
• Korozyonu önleyici kaplamalar,
• Su tutmaz kaplamalar,
• Çizilme dayanımını arttırıcı kaplamalar sayılabilir.
Kaplamalarda nanoteknolojinin avantajlarına baktığımızda;
1. Kendi kendini temizleyebilme,
2. Çizilmeye karşı direnç,
3. UV ışınlarına dayanıklılık,
4. Anti-bakteriyel özellik,
5. Daha homojen yüzeyler elde etme,
6. Yanmayı geciktirme,
7. Korozyona direnç,
8. Güneş enerjisini depolayarak bununla enerji sağlama söylenebilir.
Kendi kendini temizleme özelliğini TiO2 nano-partikülleri ve güneş ışını etkisiyle aktif hale geçmesi ile kaplanan materyaller kendi kendini temizleme özelliği kazanabilmektedir.Nano kaplamalar ile inorganik-organik melezbir kaplama tabakası yüzeye uygulanarak malzemenin korozyon direnci arttırılır ve korunur.
Ayrıca nano kaplamalar ile seramik yüzeyi ince camsı hidrofob (su sevmez) özellikte sentezlenen bir silika tabakası ile kaplanarak bu gözenekler kapatılır ve lekelerin oluşması önlenir.
Nano kaplamalar sayesinde enfeksiyonları önlemek için tam steril bir ortam oluşturmak zordur ama patojen mikroorganizmaların üremesi ve çoğalmas ıbüyük oranda engellenebilmektedir.
Nanosilikat tanecik içeren kaplamalar ile yüzeylerin sertlikleri arttırılarak kullanım alanları genişletilebilmektedir. Su tutmaz kaplamalar için hidrofob yapılı kaplama malzemeleri kullanılabilmektedir. Bu tip malzemelerde kaplama malzemesi floralkilsilan ya da metil grubu içeren silan bazlı malzemelerdir.
Kompozit Malzemeler
Farklı cins malzemelerin biraraya gelerek tek bir madde özelliğine sahip malzeme oluşturması kompozit malzeme olarak tanımlanır.
Kompozit malzemeler, genellikle taşıyıcı görev yapan takviye malzemesi ve bunların etrafını sarıp bir arada tutmaya ve desteklemeye yarayan matris faz olmak üzere iki grup maddeden oluşur ve matris ve takviye kısımlarının arasında bir ara faz (interphase) bulunur.
Kompozit malzemeler birçok alanda kullanılabilmektedir. Enerji, endüstri, paketleme endüstrisi, tekstil endüstrisi, spor aletleri gibi. Bu alanlardan enerji endüstrisinde kullanılan polimer kompozitler, yenilenebilir enerji platformlarının çevreye duyarlı verimliliği yüksek ve daha ekonomik üretilmesini sağlayabilir.
Nano-yapıda malzemelerin kullanılmasıyla üretilen yeni nesil pil teknolojilerinin de gelişimini sağlayan polimer nanokompozitler, hem katı hem de sıvı bazlı, tekrar şarj edilebilir pillerin üretimini mümkün kılıyor.
Grubumuzda ince film kaplama teknolojisi, π-konjuge polimerler,yeni fonksiyonel monomer dizaynları, modifiye ince polimer filmler, süperkapasitörler, biyosensör uygulamalar,heterosiklik sistemlerin elektropolimerizasyonu, karbon temelli elektrotlar üzerine kaplamalar (camsı karbon,karbon fiber karbon nanotüp, fulleren gibi) konularında çalışmalar devam etmektedir.
Son yıllarda bir çok π-konjuge organik molekül sentezinden başlayarak polimerizasyonları ve bunların başta kapasitör uygulamaları olmak üzere malzeme özellikleri araştırılmaktadır.
Örneğin,3,5-Ditiyofen-2-yl ditiyeno [3,2-b:2’, 3’-d] tiyofen (Thy2DTT) ve 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) camsı karbon elektrot üzerine 0.1 M sodyum perklorat / asetonitril / diklorometan (8:2) polimerleştirilmiş ve kopolimerin en düşük frekanslı kapasitans değeri CLF= 1.11 mF cm-2, mol kesri (XThy2DTT= 0.66 ve 0.83) [1] için tespit edilmiştir.
Karbazol ve türevlerinin (N-vinilkarbazol, N-etilkarbazol, N-vinilbenzilkarbazol [2], 9-tosil-9H-karbazol [3], N-benzilkarbazol [4], 2,(9H- karbazol-9-yl)etil metakrilat [5], 5-(3,6-di(tiyofen-2-yl)-9H-karbazol-9-yl) pentan-1- amin [6], 1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrrole [7] karbon fiber mikroelektrot üzerine döngülü voltametri tekniği ile polimerleştirilmiş ve karşılaştırmalı olarak redoks parametreleri ve elektrokimyasal empedans spektroskopik sonuçları elde edilmiştir
Poly(3-Octylthiophene) and Poly(3-Octylthiophene)/TiO2 nanocomposite films [8], ve copolymerization of Carbazole and 2,2’:5’-2’’ Terthiophene [9] çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Literatürde elektrokimyasal kaplama teknolojisi konusunda birçok ince film oluşumuna yönelik polimer ve malzeme geliştirilmiştir.
Geliştirilen malzemelerin teknolojide elektriksel, optik, termal ve mekanik özellikleri bakımından incelenmesi büyük önem taşımaktadır.Ayrıca, elektrokimyasal açıdan kullanılan teknikte filmin kontrol edilebilirliği açısından büyük önem arzetmektedir.
Prof. Dr. Murat Ateş / Kimya Bölümü / Fen – Edebiyat Fakültesi / Namık Kemal Üniversitesi
Referanslar
[1] Ates, M.; Osken, I.; Ozturk, T.; J. Electrochem. Soc., 159 (6), E115-E121, 2012.
[2] Ates, M.; Uludag, N.; Fibers and Polymers, 11 (3), 331- 337, 2010.
[3] Ates, M.; Uludag, N.; Sarac, A.S.; Fibers and Polymers, 12 (1) 8-14, 2011.
[4] Ates, M; Uludag, N.; Fibers and Polymers, 12 (3), 296-302, 2011.
[5] Ates. M.; Uludag, N.; Sarac, A.S.; J. Appl. Polym. Sci., 1213475-3482, 2011.
[6] Ates, M.; Uludag, N.; Polymer-Plastics Technology and Engineering, 51, 640-646, 2012.
[7] Sezgin, S.; Ates, M.; Parlak, E.A.; Sarac, A.S.; Int. J. Electrochem.Sci. 7, 1093-1106, 2012.
[8] Ates, M.; Dolapdere, A.; Polymer-Plastics Technology and Engineering, 54(17), 1780-1786, 2015.
[9] Ates, M.; Eren, N.; Iranian Polymer Journal, 23(8), 581-589, 2014
