Kolloidal manyetik nanopartiküllerden nanofiber üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of nanofibers from collodial magnetic nanoparticles
Yazar: NALAN ÜNAL
Danışman: PROF. DR. MAHMUT KUŞ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Elektro-eğirme, düşük maliyetli, basit kurulumlu, yüksek üretim hızına sahip ve tekrarlanabilirliği nedeniyle çok tercih edilen bir tekniktir. Bu teknik, birçok değişken çapa sahip nanofiberlerin üretilmesi için kullanılır. Bu çalışmada, nanofiberler elekto-eğirme yöntemi ile elde edilmiştir. Birçok farklı materyalden elde edilebilen nanofiberlerde polimer esaslı malzeme olarak PVP tercih edilmiştir. Çünkü bu kaynak polimer kristal fiber üzerindeki kusurların azalmasına katkı sağlar.
Nanofiber üretirken, toprakta rahatlıkla bulunması, ucuz olması ve düşük toksisiteye sahip Fe3O4 tercih edilmiştir.  Ve mevcut çalışmada bu materyal kolloidal sentez yöntemiyle elde edilmiştir. Sonuç olarak PVP ile hazırlanan farklı konsantrasyonlardaki PVP esaslı çözeltiler sayesinde istenilen çapta ve morfolojide nanofiberler elde edilebilmektedir. Uygun bir PVP konsantrasyonu ve uygun miktarda katkılanan Fe3O4, elektro-eğirme işleminde hava kabarcıklarının oluşumunu etkili bir şekilde önlemiş ve nanofiberlerin çaplarını etkilemiştir. Manyetit Fe3O4 nanoparçacıklar sisteme dâhil edildiğinde kırılma mukavemetinin ve kırılma gerginliğinin azaldığı gözlemlenmiştir. Yapısal ve morfolojik özellikler, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) gibi çeşitli tekniklerle karakterize edilmiştir. Bu kompozit fiberler, katkılanmış Fe3O4 nanoparçacıkları ile düzgün ve sürekli bir morfoloji göstermiştir. Manyetizasyon testi, kompozit fiberlerin manyetik özellik gösterdiğini doğrulamıştır.

Abstract:
Electrospinning is a technique which is preferred due to low-cost, simple set-up, relatively high production rate and reproducibility. This technique is used to generate nanofibers with variable diameters. In this study, the nanofibers are obtained with electrospining technique. For the electrospun nanofibers which are produced from a broad range of materials, the polymer based materials must be focused. Polyvinylpyrrolidone (PVP) was used as templating polymer that leads to decrease in imperfections on crystal fibers and yields outstanding structure including a few defects.
Used Fe3O4 because its constituents are earth-abundant, inexpensive and non toxic.The fabrication of the Fe3O4 doped fibers was prepared by electrospinning. It synthesized by a colloidal method. Concentrations of PVP and spinning solutions are up to morphology and diameter of the nanofibers. A propers PVP concentration and Fe3O4 additives could effectively prevent the occurrence of beads in the electrospinning process and affected the diameters of the electrospun nanofibers. When the magnetite Fe3O4 nanoparticles were incorporated, the breaking strength and breaking strain decreased. The prepared PVP/Fe3O4 doped fibers magnetic at room temperature. Structural and morphological properties were characterized by various techniques, such as scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM). These composite fibers showed a uniform and continuous morphology, with the Fe3O4 nanoparticles embedded in the fibers. Magnetization test shows us that the composite nanofiber showed a high saturated magnetization.