Bizmut içeren polimerik malzemelerle X-ışını radyasyonuna karşı koruyucu yüzeylerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of shielding surfaces with bismuth containing polymeric materials against X-ray radiation
Yazar: HAYRİYE HALE AYGÜN
Danışman: PROF. MEHMET HAKKI ALMA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında Bi2O3 içeren polimerik çözeltilerle farklı karakteristiklerde elektrospun yüzeylerin üretilmesi ve elde edilen yüzeylerin radyasyon dayanımlarının tespit edilmesi amaçlanmıştır. İyonize radyasyon dayanımları açısından farklı karakteristiklere sahip olan PS, PA6.6, PVC ve PET gibi dört farklı polimer, ikili çözücü bileşenleri içerisinde çözündürülmüştür. Toplam katı madde miktarı %10 olan ve ağırlıkça farklı oranlarında Bi2O3 ilavesi yapılan polimerik karışımlar elektroçekim yöntemiyle PES spunbond üzerinde toplanmıştır. İlgili yüzeylerin SEM, EDX, FT-IR, DSC ve TGA analizleri yapılarak yapısal özellikleri karakterize edilmiş; kalınlıkları ölçülerek, ses iletim hızları, elektriksel iletkenlikleri ve iyonize radyasyon dayanımları da tespit edilmiştir. 
Elde edilen SEM görüntülerine göre Bi2O3 tozlarının düzensiz kesitli partiküler formda ve boyutlarının mikron düzeyinde olduğu görülmüştür. Bi2O3 içeren polimer çözeltileriyle nanolif üretiminin sağlandığı ancak üretilen nanolif çapının çözeltideki Bi2O3 içeriğinden bağımsız olduğu görülmüştür. EDX sonuçları, polimerik çözelti içerisindeki Bi2O3 miktarındaki artışın üretilen nanolif karakteristiğine yansıdığını ve Bi2O3 in nanolif yapısına entegre edildiğini göstermektedir. FT-IR sonuçları, Bi2O3 ilavesinin polimer tipine göre elde edilen farklı piklerde kaymalara neden olduğunu, dalga yoğunluğunun değişen konsantrasyon aralığıyla arttığını ve yeni bağ oluşumundan kaynaklı piklerin mevcut olmadığını göstermektedir. Termal analizler olan DSC ve TGA testlerinde ise artan Bi2O3 miktarıyla üretilen yapıların ısıl karakteristiklerinin geliştirildiği görülmektedir. Artan Bi2O3 takviyesiyle numunelerin elektriksel iletkenliklerinin azaldığı ancak ses iletim hızlarının ve iyonize radyasyon dayanımlarının arttığı görülmüştür. Tek katlı yapılarda %10 takviye sonucu %8 radyasyon koruma etkinliğinin sağlandığı, üretilen numunelerin çok katlı halde hafif ve giysi konforu yüksek olan radyasyon koruyucuların üretiminde kullanılabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to produce electrospun surfaces from Bi2O3 containing polymeric solutions having different characteristics and to investigate resistance of these surfaces against ionizing radiation. Polymeric materials having different ionizing radiation resistance, namely PS, PA6.6, PVC and PET, were dissolved in binary solvent systems. By keeping concentration constant at %10 in weight, Bi2O3 powders were added into solutions at different concentrations. Bi2O3 containing polymeric mixtures were collected on PES spunbond surface via electrospinning technique. Structural properties of coated surfaces were characterized by SEM, EDX, FT-IR, DSC and TGA analysis. Thickness of coated samples were measured and then ultrasonic velocity transmission rates, electrical conductivity properties and ionizing radiation resistances of samples were detected. 
In SEM micrographs, Bi2O3 powders were irregular cross-sectional particular form in shape and micron scale in size. Nanofibers were manufactured from Bi2O3 containing polymeric solutions but their fineness were irrelevant with amount of Bi2O3 in solutions. EDX results showed that Bi2O3 powders were succesfully adapted onto nanofibers. In FT-IR analysis, Bi2O3 addition resulted in shifts on conventional FT-IR peaks of polymerics, there were not any undefined peak due to a new bond occurrence and conventional peaks were intensified by changing concentration of Bi2O3. Thermal analysis, DSC and TGA, showed that thermal characteristics of samples were improved by Bi2O3 addition. Increase in Bi2O3 addition lead to decrease in electrical conductivity of samples but increase in ultrasonic velocity transmission and  radiation  resistance. With only 10% reinforcement of Bi2O3, 8% radiation shielding performans was provided by single layer electrospun samples. It was concluded that lightweight radiation shieldings with high clothing comfort could be manufactured by multi-layered Bi2O3 containing electrospun polymeric samples.