Elektrospin metodu ile hazırlanan polimer/MWCNT nanofiberlerin özelliklerine MWCNT çapının ve uzunluğunun etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of MWCNT diameter and length on properties of polymer/MWCNT nanofiber prepared by electrospinning method
Yazar: AYLİN ARICI
Danışman: PROF. DR. SABRİ ALPAYDIN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Elektrospin 50 ile 500 nm çap aralığında ultra ince polimer lifleri üretmek için kullanılan bir yöntemdir. Nanofiberler çok yüksek yüzey/ağırlık oranına sahip oldukları ve geniş bir yelpazede özel potansiyel uygulamalar açan özellikler sergilediğinden, nanofiberlere ilgi son birkaç yıl içinde büyük ölçüde artmıştır. Nanofiberler filtrasyon, bataryalar, güneş pilleri gibi enerji uygulamaları, nano-elektronik, fonksiyonel tekstil, nano-kompozitler, tıbbi doku mühendisliği, ilaç salınımı, yara pansumanı gibi tıbbi uygulamalar için kullanılmaktadır.

Karbon nanotüp (CNT), olağanüstü fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı bilim ve mühendislik alanlarının çoğunda büyük ilgi uyandırmıştır. Geliştirilmiş özelliklere sahip yüksek potansiyelli kompozitlerin üretilmesi için, mikro ve nanoölçekli partiküller, polimerler için dolgu malzemesi olarak düşünülmüştür. Kompozitlere dahil edilerek daha iyi fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip ileri dolgu maddesi olarak kullanım potansiyeli, CNT'yi geniş bir uygulama yelpazesinde ideal bir aday yapmaktadır. Bilimsel ve teknik uygulamalar alanında nanopartikül takviyeli polimer kompozitler en yetenekli malzemelerden biridir. Geleneksel takviye ile birlikte nanoparçacıkların benzersiz özelliklerinin mükemmel özelliklere yol açtığı nanokompozit alanındaki araştırmalarla ortaya çıkarılmıştır.

Bu çalışmada, çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) ile matris polimeri olarak poliakrilonitril (PAN) içeren nanofiberler, farklı uzunluk ve çapa sahip MWCNT kullanılarak üretildi. PAN-esaslı kompozit nanofiberleri üretmek için elektrospin yöntemi kullanıldı. Homojen dağılımla elde edilen lifler taramalı elektron mikroskobu (SEM) cihazında farklı uzunluk ve çapa sahip MWCNT'nin lif üzerinde nasıl bir değişime sebebiyet verdiği gözlemlendi. Lifler fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), raman spektroskopisi gibi bazı yöntemlerle karakterize edildi. Ayrıca nanofiberlerin su akısı çalışmaları gerçekleştirildi. 

Sonuç olarak MWCNT'nin çapının ve uzunluğun artması liflerin olumsuz yönde etkilenmesine sebep olmuştur. Su akısı analizinde ise kısa MWCNT'lerle elde edilen fiberlerin su akısının uzun olanlardan daha iyi olduğu belirlendi.

Abstract:
Electrospinning is a method used to produce ultra-fine polymer fibers at an average diameter range of 50 to 500 nm. Interest in nanofibres has greatly increased over the last few years as nanofibers have a very high surface to weight ratio and exhibit special potential applications in a wide range of applications. Nanofibers is used for filtrasyon, energy applications such as batteries, solar batteries, nano-electronics, functional textiles, nano-composites, medical applications such as medical tissue engineering, drug delivery, wound dressing,.

Carbon nanotubes (CNT) have attracted a great deal of interest in the scientific and engineering fields due to their outstanding physical and chemical properties. For the production of high-potency composites with improved properties, micro- and nanoscale particles are considered as fillers for polymers. CNT is an ideal candidate for a wide range of applications, with potential for use as advanced filler material with better physical and chemical properties by including in composites. Nanoparticle reinforced polymer composites in the scientific and technical applications are among the most capable materials. With the traditional reinforcement, nanocomposite research has revealed that the unique properties of nanoparticles lead to excellent properties.

In this work, nanofibers containing multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and polyacrylonitrile (PAN) as matrix polymer were produced using MWCNT with different length and diameter. Electrospinning method was used to produce PAN-based composite nanofibers. The fibers obtained by homogeneous distribution were observed to have a change in fiber on MWCNT with different length and diameter in the scanning electron microscope (SEM) device. The fibers were characterized by some methods such as fourier transformation infrared spectroscopy (FT-IR), and raman spectroscopy. In addition, water flow studies of the nanofibers were performed.

As a result, the increase in diameter and length of MWCNT has caused the fibers to be adversely affected. In the water flow analysis, it was determined that the fibers obtained with short MWCNTs had better water flow than long ones measurements.