Araştırmacılar Çok Beklenen 2 Boyutlu Polimer Tekstili Oluşturdular
Birçok polimer kimyacısının özellikle de tekstil endüstrisindekiler için ‘alt-üst’ yaklaşımıyla oluşturulan bir kumaş yaratmak uzun zamandır bir hayaldi . İç örgülü tek boyutlu fiberlerle (tek molekül kalınlığında) kendiliğinden gerçekleşen reaksiyon ve 2 boyutlu (2D) düzlemsel tekstil katmanları üretmek şimdiye kadar çok kez denendi ancak başarısız olundu.
Bir uluslarası araştırma ekibi bu hayali gerçeğe dönüştürdü. Ekip dokumalı modelden ortaya çıkan kilitlenmiş mekanik kuvvetlerin bir arada tuttuğu iç örgülü polimer fiberlerden oluşan 2 boyutlu polimerlerin üretimine yenilikçi bir strateji üretmeyi ortaya çıkardılar.
Tekstiller günlük hayatta çokça kullanılırlar ve miktarca çokturlar. Mevcut tekstil üretim yöntemlerinde ‘yukarıdan aşağı’ yaklaşımı kullanılmaktadır. Tek boyutlu fiberlerin oluşturulması kumaşların seri üretimine olanak sağlayan tekstil endüstrisi için büyük bir adımdır. Diğer 2 boyutlu grafen gibi malzemelerin yanısıra 2 boyutlu polimerler de daha önceleri üretilmiştir. Ancak birçoğu kumaş üretimi için ideal olmayan zorlu şartlar gerektirmektedir.
Tekstiller kendi içlerinde standart polimer ağlarına göre farklıdır. 2 boyutlu polimer ağlarının içindeki çapraz bağlar ve farklı polimer zincirlerinin iç bağlanmaları fiberler arasındaki kovalent bağlanmadan kaynaklanmaktadır. Oysa tekstiller birbirlerine kimyasal olarak bağlı değil, mekanik olarak birbirlerine kenetlenmişlerdir. Tekstildeki bu farklı birbirine kenetli fiberler zayıf molekül içi kuvvetlerle yerinde tutulur. Bu çeşit bir etkileşim diğer 2 boyutlu ağlar ile kıyaslandığında esneklik sağladığı için tekstiller için gereklidir.
Günümüzde birçok endüstri gibi, üretim proseslerini ‘alt-üst’ yönteminden ‘yukarıdan aşağı’ yöntemine değiştirmek ve denemek için büyük bir çaba vardı. Çünkü optimize edildiğinde ‘alt-üst’ yöntemini kullanarak elde edilebilecek daha büyük bir üretim potansiyeli, kontrol ve özgünlük var.
Üretilen 2 boyutlu tekstiller bir hibrit organik-inorganik gözenekli malzeme olan metal-organik çerçeve (MOF) ile dörtlü bağlayıcıların sofistike bir karışımıdır. Dörtlü bağlayıcılar çoklu-heteroepitaksiyel kristal sistem oluşturmak üzere MOFun ince tabakaların arasına sıkıştırılır. Bu üretim yöntemi, sıvı faz epitaksisini kullanarak bir kristal koordinasyon ağı üretmek için bir tabaka-tabaka (LbL) yaklaşımı içerir.
Araştırmacılar aynı zamanda 2 boyutlu bir dizide doğrusal, iç içe geçmiş polimer zincirleri veren dörtlü bağlayıcılarda üçlü bağ oluşturmak üzere Glaser-Hay eşleşmesi (bisalkin molekülleri oluşturmak üzere terminal alkinlerle halkalı moleküllerin eşleşmesini içeren bir reaksiyon) olarak bilinen bir yaklaşımı kullandılar. Polimer tabaka reaksiyonu ve oluşumu iki MOF tabaka arasında meydana gelir.
Polimerler eğer düzenli kristal benzeri bir yapıya sahiplerse birçok farklı şekilde ölçülebilirler. Böyle bir materyalin üretilip üretilmediğini tespit etmek için, araştırmacılar 2 boyutlu katmanın varlığını teyit etmek üzere omurgası tam MOF ile moleküler düzlemlerin ve tekstildeki atomların pozisyonu tanımladılar. Bu tespit sırasıyla Bruker D8 Difraktometre ve Bruker Vertex ekipmanından yararlanılarak x-ışını kırınımı (XRD) ve kızılötesi yansıma soğurma spektroskopisi (IRRAS) kullanımıyla yapıldı. Atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) ayrıca, tekstili oluşturan her bir polimer tellerinin 200 nm düzeyinde olduğu sonucunu vermiştir.
2 boyutlu tekstil katmanları kolaylıkla transfer edilebilir ve hatta belli koşullar altında tekrar ayrıştırılabilir. Araştırmacılar tarafından polimer zincirleri (200nm deki) teorik olarak beklenenden daha uzun olduğu bulundu. Ancak bu iyiye işaret. Bu ekstra uzunluğun, reaksiyona girmeyen her bir zincirin uçlarındaki polimer moleküllerine bağlandığı düşünülmektedir. Eğer durum buysa, gelecekte kontrollü, geniş ölçekte 2 boyutlu tekstil üretmek için kullanılabilen 2 boyutlu polimer ağlarını yaratmak üzere 2 boyutlu katmanların diğer 2 boyutlu katmanlar ve / veya polimer zincirleri ile daha fazla birbirine geçirilmesi için büyük bir potansiyel var.
Kaynak : azom.com
