Çoklu-uyarana duyarlı sıvı bilyelerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uyaranlara tepkisinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: CANSU GÖKTAŞ
Danışman: Nihal Aydoğan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sıvı bilyeler (LM) hazırlanışlarının kolaylığı, ıslanmama özellikleri, esneklikleri ve kararlılıkları sebebiyle, kontaminasyona karşı direnç, düşük sürtünmeli hareketlilik ve esnek manipülasyon gibi sahip oldukları bir dizi benzersiz özellikle minyatür reaktörler, gaz algılama, ilaç aktarımı ve biyolojik inkübatörler dahil olmak üzere sayısız mühendislik uygulamasında özellikle son yıllarda çekici hale gelmiştir. Sıvı bilyeler (LM) hava-su arayüzeyinde bir araya gelen kolloidal hidrofobik yapılar ile stabilize edilmiş sıvı damlacıklardır. Kaplama malzemesine bağlı olarak farklı kullanım alanlarına ve stabiliteye sahip olabilirler. Bu çalışmada stearik asitli polipirol partiküller (SPP5), manyetik nanopartiküller (F-MNP), metal organik çerçeveler (-CD MOF) ve silika nanopartiküller (SS NP) olmak üzere 4 farklı partikül ve çekirdek sıvısı olarak kullanım potansiyeli olan ferrofluid sentezlenerek yüzey modifikasyonları gerçekleştirilmiş ve sıvı bilyelerde kullanım potansiyeli incelenmiştir. Partiküllerin boyutu, morfolojisi ve kontak açısı optik mikroskop, AFM, DLS ve damlacık şekli analizi kullanılarak karakterize edilmiştir. Her bir malzeme kullanılarak hazırlanan sıvı bilyelerin stabilitesi ve malzemeye bağlı olarak uyaranlara tepkisi incelendikten sonra farklı kaplama malzemelerinin karıştırılmasıyla oluşturulan kompozit sıvı bilyeler ve çekirdek sıvıları farklı kaplama malzemeleri aynı olan çok bölmeli sıvı bilyeler oluşturulmuştur. İstenen stabiliteye sahip sıvı bilyeler elde edilmesi sonucunda her bir malzemenin benzersiz özellikleri kullanılarak sıvı bilyelerin mikrorobot, mikroreaktör ve biyolojik inkübatör olmak üzere üç farklı uygulama alanı incelenmiştir. Sıvı bilyelerin mikrorobot uygulaması için SPP5 ve F-MNP partikül tozları ve SPP5 partikülleriyle birlikte ferrofluid kullanılarak kompozit sıvı bilyeler oluşturulmuş ve hem manyetik hem de ışığa duyarlılığa sahip yapıyla çoklu uyaranlara duyarlı sıvı bilyeler oluşturulmuş ve uyaranlara tepkisi incelenmiştir. Bunun sonucunda birden fazla uyaranla hareket-yönlendirme-salım yapabilen bir mikrorobot elde edilmiştir. Hazırlanan silika nanopartiküller transparan ve gözenekli yapıları sayesinde sıvı bilyelerin mikroreaktör uygulamasının gerçekleştirilmesinde kullanılmış ve çok bölmeli sıvı bilye içinde arayüzey reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. -CD MOF'lar literatürde ilk kez sıvı bilye uygulamalarında kullanılmış ve bu kaplama partikülleri ile oluşturulan sıvı bilyelerin biyolojik inkübatör olarak kullanım performansı değerlendirilmiştir. Bu çalışma sonucunda sıvı bilyelerin pek çok farklı malzeme ile farklı uygulamalarda kullanım potansiyelinin kanıtlanmasının yanında aynı anda manyetik ve ışığa duyarlı sıvı bilyelerin uyaranlara tepkisi, sıvı bilyelerin arayüzey reaksiyonlarında kullanım potansiyeli ve -CD MOF'larla sıvı bilye hazırlamanın yanında sıvı bilyelerin biyolojik inkübatör olarak kullanımı literatüre kazandırılmıştır. Bunun sonucunda çoklu uyaranlara duyarlı çok fonksiyonlu sıvı bilyeler elde edilmiştir.