Fonksiyonel İnce Filmlerin Kimyasal Kararlılığının QCM-D Tekniği ile İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: EYMEN KONYALI
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Hüseyin Deligöz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda fonksiyonel ince film teknolojisinin, kontrol edilebilir özelliklere sahip nano ölçekli yüzey kaplamaların hazırlanmasında kullanımı yaygın hale gelmiştir. İnce film üretim yöntemleri arasında yaygın olarak kullanılan LbL yöntemi, zıt yüklü polielektrolitlerin yüklü bir yüzey üzerinde birbirini izleyen sıralı adsorpsiyonunu temel almaktadır. LbL yöntemi ile hazırlanan ince filmlerin mekanik ve kimyasal kararlılığının farklı parametrelere bağlı olarak değişmesi araştırılması gereken konular arasında yer almaktadır. Tez kapsamında, Kuartz Kristal Mikrobalans Dissipasyon (QCM-D) tekniği ile LbL ince filmlerin kimyasal kararlılıklarının incelenmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla, pozitif yüklü polielektrolitler olarak poli(allilamin)hidroklorür (PAH), kitosan (CHI) ve poli(etilenimin) (PEI); negatif yüklü polielektrolitler olarak ise poli(stiren sülfonat sodyum tuzu) (PSS) ve poli(akrilik asit) (PAA) kullanılarak LbL yöntemi ile üretilen çok tabakalı ince filmlerin, farklı kimyasallara (NaCl, NaOCl, MgCl2, PBS ve iyonik sıvı (1-etil-3-metilimidazolyum bromür), metanol ve heptan) karşı kararlılıkları QCM-D tekniği ile incelenmiştir. Tez çalışmasında, PAH-PSS ve PAH-PAA'dan hazırlanan LbL filmlerin monovalent NaCl, divalent MgCl2, bir tuz karışımı olan PBS ve kuvvetli polar karakterde iyonik sıvıya karşı yüksek kimyasal kararlılığa sahip olmasına karşın CHI-PSS'den hazırlanan filmlerin ise bu kimyasalların konsantrasyonlarına bağlı olarak çok tabaka bozunmasına uğradığı belirlenmiştir. Ayrıca, PAH-PSS ve PAH-PAA'dan hazırlanan yapılar dışındaki LbL filmlerin bir yükseltgen olan NaOCl'e karşı kararsız olduğu ve çok tabaka bozunmasının meydana geldiği tespit edilmiştir. Diğer taraftan, PAH-PSS ve CHI-PSS'in metanol ve heptan gibi farklı polariteye sahip çözücülere maruz bırakılması durumunda, çok tabakalarda herhangi bir dekompozisyon olmasa bile özellikle metanolle muamele edilen LbL ince filmlerde şişme meydana geldiği saptanmıştır. Çalışmalarda tuz yüklemesi aşamasında iyonların çok tabakalar arasına hızlı difüzyonuna bağlı olarak dissipasyon değişimleri (ΔD) belirgin oranda artmış, ardından ultra saf su ile yıkama durumunda genelde başlangıç değerlerine geri dönmüştür. ΔD değerlerindeki bu değişimlerin kullanılan polielektrolit türü ve yüzey yüküne bağlı olması kadar maruz bırakılan çözeltinin iyonik kuvvetine ve LbL ince film ile çözücü arasındaki etkileşimlere bağlı olduğu değerlendirilmiştir. Hazırlanan ince filmlerin yüzeylerinin beklenildiği şekilde hidrofilik olduğu, özellikle NaOCl'e maruz bırakılan LbL film yüzeylerinin temas açısı değerlerinin belirgin oranda düştüğü tespit edilmiştir. SEM analizlerinde ise filmin yüzeyinde polielektrolit kompleks oluşumuna atfedilebilen elyafımsı yapılar gözlenmiş olup, tuz yüklenme ve yıkama işlemi sonrasında ya yüzeyde biriken tuz kaynaklı parçacıkların varlığı ya da CHI-PSS gibi kimyasal kararlılığı düşük filmlerde bulutumsu çok tabaka bozunması gözlenmiştir. Sonuç olarak tez kapsamında, kullanılan polielekrolit türüne ve yüzey yüküne bağlı olarak kimyasal kararlılığı ve viskoelastik özellikleri kontrol edilebilen filmler başarıyla hazırlanmış, farklı polarite ve iyonik kuvvete sahip kimyasallara karşı çok tabaka dayanımları yenilikçi bir yaklaşım olan QCM-D analizleri ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçların hem bilimsel çalışmalara hem de endüstriyel uygulamalara katkı sağlaması beklenmektedir.