Bilim İnsanları Politetrafloroetilen Membranları Elde Etmek için Basit ve Kolay Ölçeklenebilir Bir Yöntem Geliştirdiler
Tomsk Politeknik Üniversitesi’nden (TPU) bilim insanları, elektro lif çekimi yöntemi (electrospinning) kullanarak politetrafloroetilen (PTFE) membranlar elde edebildiler. PTFE’nin en kararlı mevcut polimer olduğu bilinmektedir.
Bilim insanlarına göre bu yöntem, endüstriyel ölçekli üretimde kimyasal olarak kararlı membranların elde edilmesini sağlayacak basit, uygun fiyatlı ve kolay ölçeklenebilirdir. Membranlar petrokimya, havacılık, nükleer endüstriler, karbonsuz enerji ve tıpta kullanılabilir.
Elde edilen membranların fiziksel ve kimyasal özellikleri ve biyouyumluluğu araştırmalarının en son sonuçları Journal of Fluorine Chemistry’de (IF: 2,332; Q1) yayınlanmaktadır. Elde edilen membranlar, hücreler ve laboratuvar hayvanları kullanılarak test edildi. Araştırma, zarların hücreler tarafından reddedilmediğini ve biyolojik matriste yok edilmediğini doğruladı. Fizikçiler ve kimyagerlerden oluşan disiplinler arası ekip şu anda TPU’da araştırma yürütüyor.
TPU Butakov Araştırma Merkezi Araştırma Görevlisi Evgeny Bolbasov, “Bizim için materyal ve çalışma yöntemleri dikkat çekiciydi. PTFE, flor içeren bir polimerdir. Flor ve benzeri bileşiklere floropolimerler denir. İnert olmaları nedeniyle sanayi işletmelerinde çalışan bilim insanları ve uzmanlar için dikkat çekicidir. Floropolimerler, aşındırıcı ortamlarda veya malzeme stabilitesinin çok önemli olduğu yerlerde kullanılabilir. Bunlar, aşındırıcı ortam koşullarında çalışan hidrojen yakıt hücresi veya insan vücudunun içindeki tıbbi bir implant olabilir. Bu, membran elde etmenin çok perspektif olduğu anlamına gelir, ancak dünyada henüz büyük kapasiteli bir teknoloji yoktur. Hammaddesi uygun fiyatlı olsa bile ya pahalıdır ya da yoğun işgücü gerektirmektedir.” diye açıklıyor.
TPU bilim insanları elektro lif çekimi yöntemini kullandılar. Bu düzenekte, bir elektrik alanının etkisi altında yüklü polimer çözeltileri çekiliyor ve bunun sonucunda örme bir polimer iplik malzemesi elde ediliyor.
Bilim insanı, “Yöntemin temel avantajı, küçük laboratuvar kurulumunun özü ve süreçleri itibariyle endüstriyel bir kurulumdan farklı olmamasıdır. Laboratuvarda yapılabilecek her şey işletmede kolayca tekrarlanabilir. Önceden, elektro lif çekimi yöntemini kullanarak bir PTFE membran elde etmenin imkânsız olduğuna inanılıyordu. PTFE ipliklere çekilmez. Bu sorunu çözmek için sentez zincirinde bir çapraz bağlama maddesi olan polivinil alkolü (PVA) ekledik” diye belirtiyor.
Makalede açıklanan membranın elde edilmesi işlemi iki aşamadan oluşmaktadır. Önce çok ince toz PVA ile karıştırılır. Elektro lif çekimi düzeneğine bir çözelti yüklemesi yapılır. En ince iplikler elektro lif çekimi düzeneğinin içine çekilir ve bu çekilen ipliklerden beyaz gözenekli yatak eğrilir ve membran elde edilir. İkinci aşamada, membran yaklaşık 400 °C’lik bir fırında ateşlenir. Eklenen PVA fırında tamamen buharlaşır ve membran biraz kararır. Tüm süreç üç saatten fazla sürmez.
Araştırmacılar, sentez için kullanılan tüm hammaddelerin ticari olarak uygun fiyatlı olduğunu ve Rusya’da üretildiğini belirtiyor.
Bu membranlar geniş bir potansiyel uygulama yelpazesine sahiptir. Yalnızca ölçeklenebilir bir teknoloji gereklidir. Floropolimerlerden membran elde etmenin endüstriyel yöntemleri Avrupa, ABD ve Çin’de araştırılmaktadır. Bu arada, Rus bilim insanları ticari olarak ilginç bir çözüm sunma fırsatına sahipler. Bizim bakış açımıza göre, elektro lif çekimi yöntemi böyle bir çözümdür.
Makale yazarlarından Rusya Bilimler Akademisi akademisyeni Vyacheslav Buznik şöyle diyor, “Bu yöntem alternatiflerine göre onlarca kat daha ucuzdur, membranların gözenek yapısının kolayca kontrol edilmesini sağlar. Ayrıca, bu yöntemin tekrarlanabilir ve ölçeklenebilir olması, potansiyel endüstriyel ortaklar için çok ilginçtir.”
TPU Kimya ve Uygulamalı Biyomedikal Bilimler Araştırma Okulu Müdürü Marina Trusova ise “Şu anda, TPU araştırmacılarının ana görevi, belirli uygulamalı problemleri çözmek için yöntem fırsatlarını göstermektir. Görev çetrefilli ve karmaşık. Sadece malzeme uzmanları, kimyagerler, fizikçilerden oluşan disiplinler arası ekipler tarafından çözülebilir. TPU’da gerekli tüm uzmanların ve yetkinliklerin olması bizim için çok önemlidir. Bu alanı aktif olarak geliştirmemize yardımcı olacaktır.” diye belirtiyor.
Kaynakça : azom.com
