Katalog

Biçim hafızalı malzemeler II: Polimerler üstünde biçim verilebilir, camsı geçiş sıcaklığından daha düşük bir sıcaklığa soğutulduğunda aldığı biçim sabitlenmiş olur. Kulanım sürecinde malzeme Tg’den daha yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında elastiklik özelliği artar ve geçici olarak biçimi bozulur, soğutulduğunda çapraz bağlar kısalarak Yrd.Doç.Dr. Nihal Sarıer (İstanbul Kültür Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi) yapının orijinal kalıcı biçimini hatırlamasını sağlar. Biçim hafızalı kopolimer üretimek için örneğin poly(?Prof. Dr. Emel Önder (İstanbul Teknik Üniversitesi, Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı Fakültesi) caprolactone) dimethacrylate (1) ile butylacrylate (2) 1:1 oranında karıştırılarak seniçim hafıza özelliği olan NiTi gibi metal alaşımlar bitezlenir (Şekil 2). yomedikal, elektronik, tekstil gibi çeşitli alanlarda uyBu ağ yapılı poly(?gulanabilmektedir. Biçim hafıza etkisinin yaratılması caprolactone)butylacryyalnızca metal alaşımlarla sınırlı kalmayarak, biçim hafıza late kopolimerinde biçim özelliğine sahip polimerler de sentezlenmiştir. İlk olarak hafıza etkisinin moleküler 2001’de GWRI’den (German Wool Research Institutemekanizması Şekil 3’te şeAlman Yün Araştırma Enstitüsü) Profesör Andreas Lendlein matik olarak gösterilmiştir. Poly(nbutyl acrylate) ile doktora öğrencisi Annette M. Schmidt ve MIT’den düşük camsı geçiş sıcaklığı (Massachusetts Institute of Technology) Profesör Robert (Tg=52.55°C) ile yapıya Langer yeni biçim hafızalı polimerleri (BHP) üretmişlerdir. yumuşaklık verirken, Metal alaşımların biçim programlaması yüksek sıcakpoly( ? caprolactone) lıkta yapılabilmekte, zaman almakta, sınırlı bir aralıkta medimethacrylate çapraz kanik özellikler değiştirilebilmekte ve kullanılan metal alabağlanmayı sağlar. şımlar hem biyobozunmaz hem de pahalı olmaktayken, yeBiçim hafıza özelliğine ni biçim hafızalı polimerlerin daha düşük sıcaklıklarda, dasahip polimerler ortodonha büyük deformasyon derecesine sahip ve çok ucuz olarak ti başta olmak üzere insan sentezlenmesi mümkün olabilmektedir. Şekil 1. Biçim hafızalı polimerden üretilmiş bir şeridin sıcaklığa bağlı olarak biçim değiştirmesi vücuduna yapılan çeşitli BHP’lerin kimyasal yapısında ve bileşiminde yapılan yalimplantasyonlarda, oftalmolojik üretimlerde nızca çok küçük değişiklikler bu polimer kompozitlerin bive tekstil sektöründe uygulama olanağı bulçim değiştirme, camsı geçiş sıcaklığı gibi makroskopik özelmaktadır. Biçim hafızalı tekstiller sıcak su ile liklerinin çok geniş bir aralıkta değiştirilebilmesini sağlar. yıkandığında düzleşen, kurutulduğunda orijiİki ya da daha fazla polimer ve/veya monomerin birlikte ponal biçimine dönebilen polimerlerden yapıllimerleştirilmesi ile elde edilen biçim hafıza özelliği olan komaktadır. BHP’ler sıcaklık, nem, pH, elektrik polimerlerin camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve çapraz bağlanma ve manyetik alan değişikliklerine bağlı olarak özelliği kalıcı biçimlerini belirler. Şekil 2. BHP üretiminde kullanılan polimer ve monomer çifti: poly(?/TKcaprolac biçim ve boyut değiştiren akıllı malzemeler oÇapraz bağların türüne göre termoplastik ya da termotone) dimethacrylate (1) ile nbutylacrylate(2) larak üstün işlevli teknik tekstil sektöründe hıset BHP elde etmek mümkündür. BHP şeridin sıcaklığa bağzla yerini almaktadır. 2000’lerlı olarak biçim hafıza davranışı Şekil 1’de görülmektedir. den sonra keşfedilmiş olaBaşlangıç anında geçici olarak helezon şeklinde biçimlenmalarına rağmen bu süre dirilmiş olan polimer 45 ºC’a kadar ısıtıldığında 30 saniiçinde yıllık 14 milyon dolarye içinde düz bir iplik halini almaktadır. lık küresel bir üretim hacmi yaratmıştır. POLİMERLERİN BİÇİM HAFIZA Biçim hafıza özelliğine sahip polimerler ortodonti başta olmak üzere insan vücuduna yapılan çeşitli implantasyonlarda, oftalmolojik üretimlerde ve tekstil sektöründe uygulama olanağı bulmaktadır. Biçim hafızalı tekstiller sıcak su ile yıkandığında düzleşen, kurutulduğunda orijinal biçimine dönebilen polimerlerden yapılmaktadır.. B ÖZELLİĞİ: Biçim hafıza özelliği gösterdiği bilinen bir malzeme doğal ya da sentetik kauçuktur. Kauçuk bir kuvvet etkisi altında kaldığında genleşip, uzayabilir. Uygulanan yük kaldırıldığında eski biçim ve boyutlarına döner. Kauçuk bu elastik davranışı oda sıcaklığında defalarca gösterebilirken, camsı geçiş sıcaklığı olan –196°C’un altında elastiklik özelliğini kaybeder. Biçim hafızalı polimerler kauçuk benzeri bir özelliğe sahiptir. Bir elastomer kompozitin biçim hafıza işlevselliği gösterebilmesi için kullanılacağı sıcaklık aralığına göre bileşenlerinin oranları ve o sıcaklıkta hangi biçimde olacağı belirlenir. Biçimlendirme, ağ yapıyı oluşturan halkaların bir tür moleküler anahtar olarak kullanılması ile sağlanır. Bu amaca ulaşabilmek için polimer zinciri oluşturan bölümler CBT 1112 /17 11 Temmuz 2008 Kaynaklar: 1. Lendlein, A. and Kelch, S. , Shape Memory Polymers, Angew. Chem. Int. Ed.,41, 2002, 2034 – 2057. 2. Lendlein, A., Schmidt, A.M. and Langer, R. , ABpolymer networks based on oligo( caprolactone)segments showing shapememory properties, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 3, 2001, 842Şekil 3. Poly(?caprolactone)butylacrylate kopolimerinde biçim hafıza etkisinin moleküler 847. mekanizması 3. Yvonne, Y. F. And Vili,C., Investigating Smart Textiles Based on esneklikleri sıcaklığa bağlı olarak değişen polimerlerden se Shape Memory Materials, Textile Research Journal, 77(5), 2007, 290–300. 4. The American Chemical Society, http://pubs.acs.org/cen/coverstoçilir. Ağ yapılı polimerin esnekliği biçim değiştirme sıcaklı ry/7950/7950highlights2001f.html 5. The American Chemical Society, http://pubs.acs.org/cen/topstoğı da diyebileceğimiz camsı geçiş sıcaklığının (Tg) altında ry/7906/7906notw1.html düşük, üstünde yüksektir. BHP’lere camsı geçiş sıcaklığının 6. Shape Memory Textile Center, Hong Kong, http://www.shapememory.com