Küçük çaplarda boncuksuz nanolif üretimi
Production of bead free nanofibers with small diameter
Yazar: TUĞÇE NUR YÖRÜKHAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM TAŞDELEN YÜCEDAĞ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Nanolif = Nanofiber ; Polimetilmetakrilat = Polymethyl methacrylate ; İletkenlik = Conductivity

Özet:
Nanofiberler, yüksek yüzey alanı/hacim oranına sahip olma, iyi derecede mekanik performans gösterme, kolay yüzey modifikasyonu özelliği gibi birçok önemli özelliğinden dolayı geniş ölçekte üretilebilen nanomalzeme gruplarının en önemli, gelecek vaat eden ve ilgi çekici malzeme türlerinden biri olmuştur. Akademi ve endüstride, doku mühendisliği ve tıp, filtrasyon, sensörler, enerji üretimi ve depolanması gibi çeşitli endüstriyel alanlarda, nanofiber bazlı sistemlerin kullanılmasına ilişkin, çok sayıda devam eden araştırma bulunmaktadır. Küçük çap boyutuna sahip olmaları, nanofiberleri, yüksek yüzey alanının veya yüzey işlevselliği kazandırılmasının gerekli olduğu uygulamalar için başvurulacak mükemmel bir malzeme haline getirir. Bunun dışında nanofiberlerin termal stabilitesi, elektriksel iletkenliği, mekanik özellikleri, fotokatalitik aktivitesi ve biyoaktivitesi gibi özellikleri, nanofiberlerin çap boyutu ve morfolojisi ile kontrol edilebilir. 
Poli(metil metakrilat) (PMMA) nanofiberler, biyomedikal sistemler, güneş enerjisi, pil ve sensörler gibi farklı uygulamalar için kullanılmaktadır ve elektro eğirme yöntemi ile kolayca üretilebilirler. Küçük çap uzunluğuna sahip nanofiberlerin elde edilmesi, nanofiberlerin performansını düşüren ve morfolojisini olumsuz etkileyen büyük boncukların varlığına yol açmaktadır. Literatürde fiber çaplarını azaltmak için çözelti konsantrasyonu veya viskozitesi azaltılarak ince nanofiberler üretilmiş olmasına rağmen boncuk oluşumu sorunu devam etmiştir. Bu çalışmanın amacı, küçük çaplarda, boncuksuz ve pürüzsüz PMMA nanofiberlerin elde edilebilmesi için çözeltiye iyonlaşabilir bir tuz ekleyerek çözelti iletkenliğini artırmak ve böylece elektro eğirme yöntemi ile istenilen boyutta (150~200 nm) ve düzgün morfolojide nanofiberler üretmektir. Çözelti için PMMA polimeri, N,N-dimetilformamid (DMF) çözücüsü ve çözelti iletkenliğini artırmak için Lityum Klorür (LiCl) tuzu kullanılmıştır. Bu amaca ulaşmak için elektro eğirme ve çözelti parametreleri incelenmiştir. Sonuç olarak, elektro eğirme yöntemi ile çözeltinin iletkenliği artırılarak boncuksuz ve küçük çaplı nanofiberler (150~200 nm) üretilmiştir.

Abstract:
Nanofibers are one of the most important and promising material types of nanomaterial groups that can be generated on large scale. Correspondingly, high surface area/volume ratio, great aspect ratio, the ability for further surface modification, high porous networking ability, and excellent mechanical performance makes nanofibers interesting. In academia and industry, there has been a lot of ongoing research on using nanofiber-based systems in various industrial fields e.g., tissue engineering and medicine, filtration, sensors, production, and storage of energy, and more. Having a small diameter size makes nanofibers a perfect applicant for applications where high surface area is required or for combined surface functionality. Thermal stability, electrical conductivity, mechanical properties, photocatalytic activity, and bioactivity of nanofibers can be controlled with nanofibers' diameter size and morphology.
Poly (methyl methacrylate) (PMMA) nanofibers are used for different applications such as biomedical, solar, battery, and sensors. They can be easily produced by electrospinning. However, it is reported that having smaller diameter sizes leads to the presence of large beads, which decreases the performance of these nanofibers. In the literature, to decrease fiber diameters, the concentration or viscosity of the solution has decreased but the problem of bead formation still exists. The goal of this study is to increase the conductivity of the solution by adding ionizable salt to the solution and produce smooth, bead-free, and smaller diameter size of PMMA nanofibers via the electrospinning method. Polymethyl methacrylate (PMMA) as a polymer, and N-N-dimethylformamide (DMF) as a solvent were used to prepare the polymer solution. Lithium Chloride (LiCl) salt was used to increase the conductivity of the polymer solution. The electrospinning and solution parameters were studied to achieve this goal. In conclusion, bead-free and small diameter nanofibers (150~200 nm) were produced by the electrospinning method by increasing the conductivity of the solution.