KARBON NANOTÜPLERblog.aku.edu.tr/evcin/files/2020/01/applications-of-nanoscience.pdf · 1/5/2020 2...

1/5/2020

1

KARBON NANOTÜPLERİN ÖZELLİKLERİ

C-NT NEDIR?

1985 yılında H.W. Kroto, R.E. Smalley (RiceÜniversitesi)’den oluşan bir grup karbon atomlarınıizole etmeyi başararak, fullerene yapısınıkeşfetmişlerdir. Bu çalışmalarında futbol topuşeklinde olan 1 nm çapında çelikten güçlü, plastiktenhafif, elektrik ileten molekülleri geliştirerek 1996yılında da Nobel Ödülü’nün sahibi olmuşlardır.

Daha sonra araştırmacı ve elektron mikroskobuuzmanı Sumia Iijima, 1991 yılında yaptığıçalışmasında fullerenlerin ark-buharlaşması sentezisırasında katotta biriken malzemeyi araştırırkenkarbon nanotüpleri ilk olarak keşfeden bilim adamıolmuştur.

C-NT NEDIR?

Fulleren C-NT için bir ara üründür. Önce fullerenler oluşturulur ve arkasından buharlaştırılarak Graphenelere ayrıştırılır. En son olarak da graphenlerin silindir haline getirilmesi ile farklı özellikteki C-Nanotüpler üretilir.

Bir graphene modeli

a) Grafen b) Tek KatmanlıKarbon Nanotüp.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Doç. Dr. Atilla EVCIN Afyon Kocatepe Üniversitesi © 2019

http://www.novapdf.com


1/5/2020

2

C-NT NEDIR? Karbon Nanotüp, karbon elementinin uzunluk-

çap oranı 28x106:1 olan allotropu dur. Bu oran başka herhangi bir malzemenin sahip

olabileceğinden daha büyüktür. CNT’lerin tek katmanlı (tek duvarlı) ya da çok

katmanlı (çoklu duvarlı) olmak üzere çeşitleri mevcuttur.

a)Tek duvarlı nanotüpler b) Çok duvarlı nanotüpler

C-NT NEDIR? Grafit plakalarının kıvrılma yönüne göre de

tüpler ya zikzak, ya da koltuk yapıda olur. Ayrıca her iki yapıdan birinin biraz bükülmesi ile bükük yapıda tüpler olabilmektedir

a) Koltuk tüp yapısı, b) Zikzak tüp yapısı, c) Bükük tüp yapısı

TEMEL NANOTÜP ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Ark Buharlaştırma

Kesikli Lazer Buharlaştırma

Kimyasal Buhar Biriktirme





1/5/2020

3

ARK BUHARLAŞTıRMA

İki karbon çubuk elektrot olarak yaklaşık 1 mm aralıklarla uç uca yerleştirilir. Kapalı bir sistemde inert gaz (He, Ar), düşük basınç (50-70 mbar) ve 50-100 A, 20 V altında buharlaştırılır.

Plazma haline gelen (iyonlaşan) yüksüz karbondan C-NT üretilir.

LAZER BUHARLAŞTıRMA

Lazer buharlaştırma ark buharlaştırmaya çok benzer. Benzer şartlar ,reaksiyon ve mekanizmalar meydana gelir. Ancak lazer buharlaştırma ile ark buharlaştırmadan daha kaliteli CNT’ler üretilir.

1200 °C fırında karbon, lazer ile buharlaştırılır. Katalizör olarak Co veya Ni kullanılır.

Bu yöntemle katalizör kullanarak tek katmanlı (SWNT) katalizör kullanmadan çok katmanlı (MWNT) nanotüplerüretilebilir.

LAZER BUHARLAŞTıRMA YÖNTEMİ KİMYASAL BUHAR BİRİKTİRME (CVD)

Kimyasal Buhar Biriktirme Yöntemleri:

1.PlazmaDestekli CVD2.TermalCVD 3.AlkolKatalizörlüCVD4.Buhar Fazı Büyüme CVD5.Aero-Jel Destekli CVD6.LazerDestekliCVD7.Kimyasal





1/5/2020

4

CVD ILE KARBON NANOTÜP ÜRETİMİCVD YÖNTEMİ İLE NANOTÜP ÜRETİMADIMLARI

Plazma destekli CVD ile C nanotüp üretirken;

Si altlık dağlanır.

Dağlanan Si üzerinde nanotüp çekirdeklenir.

Metan, Etan, Karbon monoksit ve asetilen en çok kullanılan gaz kaynaklarıdır.

Katalizör olarak Fe, Ni, Co, Pd kullanılır.

CNT’ LERİN ÖZELLİKLERİ;Mekanik Özellikleri İnsan saçından 10.000 kez daha ince Çok hafif (Yoğunluğu çeliğin 1/6 sı) yüksek elastiklik modülüne sahip yapılardır. Bilinen en dayanıklı fiber olması ihtimalleri,

Karbon Nano tüplerin en önemli özelliklerindendir.

Deneysel bazı çalışmalar sonucunda çok katmanlı CNT’lerin;

1-1.8 TPa arasında elastiklik modülüne 0.8-150 GPa arasında çekme dayanımına 13-52 GPa arasında kırılma dayanımına sahip

oldukları belirlenmiştir.

- Nanotüpler bükülebilir, halka haline getirilebilir. - Sıkıştırıldıkları zaman, tekrar eski haline dönerler.

- Aşırı sıkıştırılmada bükülme kalıcı olur.- Gerilme direncine açısından en sert malzemelerdir. Sebebi ise karbon atomları arasındaki sp² bağıdır.- Aşırı çekilmede ise plastik bozulma görülür.





1/5/2020

5

KARBON NANO TÜPLERIN ELASTIK MODÜLÜ, ÇEKME MUKAVEMETI VE YOĞUNLUKDEĞERLERININ DIĞER MALZEMELERLEKARŞıLAŞTıRıLMASı

KARBON NANOTÜPLERİN ÖZELLİKLERİELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

Hem yarı iletken hem metalik iletkendirler. Teoride nano tüplerin elektrik gerilim yoğunlukları

gümüş ya da bakır gibi metallere kıyasla 1000 kat daha fazladır.

Grafenin simetrisi ve kendine has elektriksel yapısından ötürü, karbon nano tüpün yapısı elektriksel özelliklerini önemli bir şekilde etkilemektedir.

Nano tüplerin çeşitlerine yani atomların diziliş şekline göre elektriksel özellikleri de değişmektedir. Örneğin tüm koltuk tipi nanotüpler, metalik özelliğe sahiptir; yani iletkendirler.

Literatürde yapılan çalışmalar incelendiğindeyalıtkan bir malzeme olan epoksinin içerisine çok azmiktarlarda karıştırılan CNT, iletkenliği önemliderecede etkilemektedir.

TERMAL ÖZELLİKLER

Tüm nano tüplerin çok iyi ısı iletkeni oldukları düşünülmektedir. Nano tüplerin oda sıcaklığında 6000Wm−1·K−1 ısı taşıması beklenmektedir.

En iyi ısı iletkenlerden kabul edilen bakır‘ da bu sayı 385 W·m−1·K−1 dir.





1/5/2020

6

KARŞıLAŞTıRMALı TERMAL ÖZELLIKLERDOLGU MADDESININ TIPI VE MIKTARıNAGÖRE TERMAL ILETKENLIK

KİMYASAL VE FİZİKSEL ÖZELLİKLER

-Bağ tipi polar olmadığı için, nano tüpler suda çözünemezler.

-Genellikle kimyasal müdahaleler olmadığı sürece bir çözücüde çözünemezler.

- SWCNT'ler toluen, dimetil formamit ve tetrahidrofuran gibi organik çözücüler ile kararlı çözeltiler oluşturabilir.

-Vakumda 1500 dereceye, havada ise 750 dereceye kadar kararlı halde durabilirler

-Yüzey alanı-hacim oranı yüksektir.





1/5/2020

7

KARBON NANO TÜPLERIN KULLANıMALANLARI

Innovation Mikro dünya Nano'dan günlük hayata merhaba.mp4Innovation Mikro dünya Nano'dan günlük hayata merhaba.mp4Innovation Mikro dünya Nano'dan günlük hayata merhaba.mp4

KARBON NANO TÜPLERİN KULLANIM ALANLARI Karbon nanotüpler, elektronik malzeme olarak; manyetik ve optik nano aygıt yapımında hafıza elemanı, kapasitör, transistor, diyot, mantık

devresi ve elektronik anahtar yapımında kullanım alanları bulunuyor.





1/5/2020

1

•KOZMETİKTENANOTEKNOLOJİ•KOZMETİKTENANOTEKNOLOJİ

KOZMETİKTE NANOTEKNOLOJİ

GİRİŞ NANO TANECİKLER

VE KOZMETİK ENDÜSTRİSİ

ÖNERİLERNANO MALZEMELERİNKOZMETİK

VEKİŞİSEL BAKIM

ÜRÜNLERİNDEKİSAĞLIK RİSKLERİ

NANO-KOZMETİKLERİNİŞÇİLER

VE ÇEVRE İÇİN

GENEL RİSKLERİ

a.) Mesleki maruz kalmaya ilişkin risklerb.) Çevresel riskler

Yapılan ÇalışmaVe

Araştırmalar

KOZMETİKTENANOTEKNOLOJİ

Nano teknoloji doğayı atomik ve moleküler seviyede ayrıştırmak veyeniden yapılandırmak için yeni ve güçlü bir teknolojidir. Nano teknoloji venano bilim, büyük özelliklerin önemli ölçüde değiştiği atomik, moleküler vemakro moleküler dengelerde olgu, malzeme ve sistem çalışmasınıbirleştirmektedir.

Planlı bir şekilde yapılan nano malzemeler, bilinçli bir şekildeüretilmekte ve doğada bulunan (örneğin, volkanlar ve orman yangınlarısonucu ortaya çıkan) veya diğer insan işlemleri vasıtasıyla oluşan (örneğin,kaynak ve işleme gibi enerji endüstrisi süreçlerinde ortaya çıkan) nanotaneciklerden ayırt edilebilmektedir.

Planlı yapılan nano malzemeler, 100nm veya daha az dengelerdeortaya çıkan veya bir ölçüm birimine sahip olan bütün ölçü ve şekillerdekitanecikleri kapsamaktadır.

Bir nanometre (nm) metrenin milyarda biridir. Mukayese edilecekolursa bir DNA yaklaşık olarak 2.5nm, kırmızı bir kan hücresi 7000nm veinsanın bir saç hücresi 80000 nm genişliğindedir.

GİRİŞ

Asbestin ortaya çıkışından beri dünya çapındaki şirketlerin en dramatik başarısızlıklarından biri, binlerce ton nano malzemeleri, insanlar ve çevre için zehirli olabileceğini gösteren kanıtların çoğalmasına rağmen hızla çevreye, insanların ellerine ve yüzlerine tanıtmaları olmaktadır.

Ürünleri etiketleme zorunluluğun var olmayışı şu anda ticari olarak kullanımda olan kozmetik, güneş koruyucu ve kişisel bakım ürünlerinden nano tanecik içerenlerin sayısını tahmin etmeyi zorlaştırmaktadır.

Çevreciler, nano malzeme içeren yüzlerce kozmetik, güneş koruyucu ve kişisel bakım ürününün dünya çapında satışta olduğuna dikkat çekmektedir.






1/5/2020

2


Nano malzemelerin üretime geçmesi ve tüketiciye ulaşmasındakişisel bakım ürünleri ve kozmetikten daha hızlı bir alan bulunmamaktadır.

Nano malzemeleri kişisel bakım ürünlerinde kullanmadaki bu acele,nano zehirliliğin risklerinin yeterince anlaşılmadığından kaynaklanmaktadır.

Kişisel bakım ürünlerinin kullanımı, test edilmemiş nanomalzemelere maruz kalmanın açık risklerini ortaya atmaktadır. Günlük olarakkullanılan bu ürünler direk cilt üzerinde, solukla içeri alarak ve bazenyutularak vücuda girmektedir. Ayrıca birçok kozmetik ve kişisel bakım ürünü“içe nüfuz eden değerler” olarak görev yapan içerikler içermekte ve bu da buürünlerdeki nano malzemelerin cilde emilme olasılığını ve kan akımına girmeihtimalini artırmaktadır.


Avusturalya Terapatik Ürünler Yönetimi (TGA) şu anda Avusturalyada satışta olan nano tanecik titanyum dioksit ve/veya nano tanecik çinkooksit içeren 400e yakın güneş koruyucu ürün olduğunu belirtmiştir. AncakTGA bu ürünlerin hangileri olduğunu ifşa etmekte başarısız olmuştur vehangi ürünlerin nano malzeme içerdiğini tahmin etmeyi halka bırakmıştır.

Toplumca ulaşılabilir bilgilerin internet araştırmalarına dayananraporlara göre şu anda nano malzeme içeren 116 kozmetik, kişisel bakımürünü ve güneş koruyucuyu bilinmektedir.

Nano malzeme içeren kişisel bakım ürünlerinin yeterli güvenlikhatta hiçbir güvenlik değerlendirmesi olmadan; işçileri, halkı, çevreyikorumak için hiçbir düzenleme yapılmadan ticareti serbest bırakılmıştır.


Kozmetik ve kişisel bakım ürünlerinde kullanılan nanomalzemelere ilişkin artan riskler bilimsel olarak tanınmasına rağmen,henüz hiçbir yerde bunların üretimini ve satışını kapsayan bir düzenlemebulunmamaktadır.

Dünyanın hiçbir yerinde nano ürünlerin kullanımı hakkında halkıbilinçlendirecek nano ölçü içeriklerinin etiketlenmesine ilişkin bir gerekçebulunmamaktadır.

Bilim adamları, nano teknoloji endüstrisinin potansiyel tehlikesiolan nano malzemeleri bunların risklerini anlayabilecek ve oluşturacağızararları önleyebilecek yeterli bilimsel çalışma olmadan hızla vücudumuzave çevremize tanıtmasından endişe duymaktadır.


Bilim adamları, nano malzeme içeren kişisel bakım ürünlerinin birdahaki satışından önce resmi bir geciktirme olması ve yeterli; halkçakullanılabilecek; ön gözlemlerle güvenlik çalışmalarının tamamlandığı;halkı, bu ürünleri üreten işçileri, atıkların serbest bırakıldığı çevreselsistemleri korumak için yeterli düzenlemelerin yapılmış olduğu kanıtlananakadar şu an satıştaki bu tür ürünlerin geri çekilmesi gerektiğineinanmaktadır.

Bu rapor nano taneciklerin kişisel bakım endüstrisinde, nanomalzemelerin ilk benimseyicilerinden olan bu sektörde, kullanımınaodaklanmaktadır. Nano teknolojinin etkilerinin kişisel bakım ürünlerininzehirliliğiyle ilişkin olanlardan çok daha uzak yerlere ulaştığını kabuletmekteyiz. Nano teknolojinin çevre üzerindeki geniş etkileri, işçiler içinriskleri, sosyoekonomik etkileri ve etik sorunları ilerleyen kısımlarda elealınacaktır. Bu teknolojinin bütün yönleriyle ilgili daha fazla bilgi içininternet üzerinden ilgili web sitelarine bakmak yeterli olacaktır.





1/5/2020

3


NANO MALZEMELERİN KOZMETİKVE

KİŞİSEL BAKIM ÜRÜNLERİNDEKİ SAĞLIK RİSKLERİ

Nano teknoloji bu güne kadar yayınlanmış çok az bir ön çalışmaylayeni doğan bir alandır. Nano taraftarları, nano taneciklerin insan sağlığı içinyüksek risk taşıdığı kararına varılması için yeteri kadar bilgili olunmadığınısavunmaktadırlar. Ancak, zehirlilik üzerine yazılanlar nano taneciklerin dahabüyük taneciklere oranla daha fazla zehirlilik riski taşıdığını ileri sürmektedir.

Tanecik hacmi ve zehirlilik arasında genel bir ilişki bulunmaktadır:tanecik küçüldükçe hacim oranının yüzey alanı büyümekte ve zehir kanıtıolasılığı artmaktadır.

Nano taneciklerin küçük hacmi, geniş yüzey alanı ve büyük kimyasalreaksiyonu serbest kökleri de içine alan reaktif oksijen türlerinin (ROS)üretimiyle sonuçlanmaktadır. ROS üretimi ile nano malzemelerin çeşitliserilerinde, karbon fuleren, karbon nano tüp ve nano tanecik metal oksitlerolduğu bulunmuştur. ROS ve serbest kök üretimi, nano tanecik zehirliliğin ilkmekanizmalarından biridir ve oksidatif stres, iltihaplanma ve bunu takip ederekproteinlere, ince zarlara ve DNA’ya zararla sonuçlanabilmektedir.

NANO MALZEMELERİN KOZMETİK VEKİŞİSEL BAKIM ÜRÜNLERİNDEKİ SAĞLIK RİSKLERİ

Hacimleri nedeniyle nano tanecikler büyük hacimli taneciklereoranla insan vücuduna alınmaya daha hazırdır ve daha büyüktaneciklere göre biyolojik zar geçişlerine, hücreler, doku ve organgirişini daha elverişlidir.

Nano malzemeler soluma ve yutmayı ve özellikle derinin hasarlıolduğu durumlarda cilt emilimi yolunu takip ederek kan akışına girişkazanabilmektedir.

Kana karıştığı zaman nano malzemeler vücut içerisindetaşınabilmekte ve beyin, kalp, karaciğer, böbrekler, dalak, kemik iliği vesinir sistemi gibi dokulara ve organlara geçebilmektedir.

Kana karıştığında nano tanecikler için ana dağıtım yerinin dalağıtakip eden karaciğer olduğu görülmektedir. Nano taneciklerin hayatiorganlarda kalma süresi ve ne derecede zararlı bir etkiye neden olacağıbilinmemektedir.


Nano taneciklerin birçok çeşidinin artan oksidatif stres,iltihaplanma, sitokin üretimi, DNA mutasyonu ve hatta hücreölümüyle sonuçlanarak insan dokularına ve hücreleri için zehirliolduğu ıspatlanmıştır.

Daha büyük taneciklerin aksine nano tanecikler hücrelerarasında taşınabilmekte ve hücre mitokondrilerince ve hücreçekirdeklerince alınabilmektedir ve burada mitokondrinin anayapısında zarara, DNA mutasyonuna ve hatta hücre ölümüneneden olabilmektedir.

Pek çok kozmetik, güneş koruyucu ve kişisel bakımürününde kullanılan titanyum dioksit ve çinko oksit nanotanecikleri serbest kökler üreten ve UV ışınlarına maruzkaldığında insan deri hücrelerinde DNA hasarına neden olan fotoaktiflerdir.


Nano tanecik titanyum dioksitin, daha büyük tanecik hacmineoranla daha fazla DNA hasarına neden olduğu gösterilmiştir. 500nm’lik birtitanyum dioksit DNA kırılmalarının nedeninde küçük bir yere sahipken,20nm’lik bir titanyum dioksit düşük dozlarda ve UV ışınlarının yokluğundabile süper halkalaşmış bir DNA’nın tamamen yıkılmasına neden olacakgüce sahiptir.

Nano tanecik içeren güneş koruyucuların hasara neden olmapotansiyeli ROS ve serbest kök üretiminin ışığa ve UV ye maruzkaldığında artması nedeniyle daha yüksektir.





1/5/2020

4


Kozmetik üreticileri ve hatta Avustralya Terapatik Ürünler Yönetimi nanoiçerikli güneş koruyucuların ve kişisel bakım ürünlerinin canlı hücre ve dokulara karşızehirli olmasının ciddi bir endişe olmadığını çünkü nano taneciklerin ölü derinin dıştabakasında kaldığını iddia etmektedir. Ancak problem hiç kimsenin bu iddianın doğruolup olmadığını bilememesidir.

Eğer nano tanecikler ölü deri hücrelerinin dış katmanını aşıp canlı hücrelereulaşabiliyorsa kan akışına da katılabilir ve hücreler, dokular ve organlarca alınarakvücutta dolaşabilir.

Kişisel bakım ürünlerindeki organik sıvılar, farmosotikler ve fihalat mono estergibi diğer maddelerin cilde işlemesi yoluyla kan akışına karıştığı bilinmektedir. Ancak şuanda satışta olan kozmetikler ve kişisel bakım ürünlerinde bulunan nano malzemelerinvücuda işlemesine ilişkin yayınlanan çok az şey bulunmaktadır.

Bozulmamış cilde işleme ise taneciğin hacmine bağlı olmakta; bu da nanomalzemelerin daha büyük taneciklere oranla daha fazla işleme olasılığı anlamınagelmektedir. 1000nm’lik taneciklerin hasarı cilt esnediği zaman alt deriye girebildiğigösterilmiştir. Bu da 100nm’lik bir taneciğin en azından bazı durumlarda vücudaişleyebileceğini göstermektedir.


Nano taneciklerin deriye işlemesini sağlayan temel taşıyıcıların rolü deriyapısını değiştirerek veya nano taneciklerin derideki çözünürlüğünü artırarakaraştırılması özellikle önemlidir.Bu da nano tanecik içeriklerinin cilde işlemetestlerinin bütün ürünler bağlamında ele alınması gerektiğini öne çıkarmaktadır çünküdiğer ürün içeriklerinin de deriye sızma ihtimali bulunmaktadır.

Gerçek yaşam şartlarında nano malzemelere maruz kalma da ayrıcaaraştırılmalıdır çünkü esneme ve masajla birlikte daha büyük taneciklerin, ilaçların veboyaların deriye nüfuz edişini artırdığı gösterilmiştir.

Nano taneciklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, deriye nüfuz etmelerinietkilemekte olabilir ve bu da tanecik hacim ve şekillerinin, yüzey özelliklerininaraştırılmasını gerektirmektedir.

Nano tanecikler ve cilt arasındaki etkileşimi üzerine halkın sermayesinedayanan araştırmayı şu anda hem AB hem de Amerika üzerine almaktadır. Ancakhenüz bu konuyla ilgili çok az bilgi yayınlanmakta ve birçok çalışma sonuçlarınıaçıklamadan önce birkaç yıl devam edecek gibi görünmektedir.


Nano malzemelerin kozmetik üretiminde artankullanımını tanımanın önemi, onları üreten işçiler ve tahliyeedildiği çevresel sistemler için olan yeni risklerini ortayaçıkarmaktadır.Nano malzemelerin şu anki bilinen risklerini ikikısma ayırabiliriz. Bunlar;

NANO-KOZMETİKLERİN İŞÇİLER VE

ÇEVRE İÇİN GENEL RİSKLERİ

a.) Mesleki maruz kalmaya ilişkin riskler

b.) Çevresel riskler

NANO-KOZMETİKLERİN İŞÇİLER VE ÇEVRE İÇİN GENEL RİSKLERİ

a.) Mesleki maruz kalmaya ilişkin riskler

Nano malzemelere dokunan işçilerin genel halka göre dahafazla maruz kalması muhtemel olduğundan, nano malzemelere işyerlerinde maruz kalma özellikle kaygılandırıcıdır.

Bu, sadece iş yerinde maruz kalan nano malzeme geliştirenaraştırmacılar değildir. Üretim, paketleme, elle kullanma, taşıma venano malzeme içeren ürünleri kullanma sırasında da işçiler nanotaneciklere maruz kalabilir. Bu ayrıca temizleme ve araştırmasürdürme, üretim ve satma imkanlarında da gerçekleşebilir.

Bütün bu üretim zinciri bölümleri dahilinde nanomalzemelere iş yerinde maruz kalma seviyeleri ve oranlarıbilinmemektedir. Amerika Ulusal Bilim Kurumu 2015’e kadar 2 milyonişçinin dünya çapında nano teknoloji endüstrisinde çalışacağınıtahmin etmektedir. Bu noktada işyerinde nano taneciklere maruzkalacak olan işçilerin sayısı açıkça çok daha fazla olacaktır.





1/5/2020

5

NANO-KOZMETİKLERİN İŞÇİLER VE ÇEVRE İÇİN GENEL RİSKLERİ

b.) Çevresel riskler

Nano teknoloji endüstrisi geliştikçe üretim atıklarının boşatılmasıve taşıma yada satış sırasındaki kazara tahliye olmasının bir sonucu olaraknano kirlilik de artacaktır. Yerel nano atık boşaltımı da nano malzeme içerengüneş koruyucuları ve kişisel bakım ürünleri duşta yıkandıkça ve suboşaltımına katıldıkça ve yüzücüler veya güneşlenenler yoluylaokyanuslara ve göllere karıştıkça daha büyük miktarlarda olacaktır.

Bu ciddi çevresel etkilerin bir örneği eko toksolojik etkileritanımlamada bir model olarak kabul edilen, beyin hasarına yol açtığı tespitedilen araştırmaları ortaya çıkarmıştır.

Nano taneciklerin ayrıca tortu ve toprak parçaları tutması daönemli bir özelliğidir. Biyolojik ve Çevresel Nano teknolojisi, nanotaneciklerin petro kimyasallar gibi çevrede zaten yaygın olan hastalıkbulaştırıcı maddeler tutma eğiliminde olduğunu göstermiştir. Bu eğilimnano tanecikleri suyu kirleten kimyasal maddelerin geniş alanlarataşınmasında potansiyel bir mekanizma haline getirmektedir.


NANO TANECİKLERVE

KOZMETİK ENDÜSTRİSİ

NANO TANECİKLER VE KOZMETİK ENDÜSTRİSİ

Nano malzeme bulunan 71 kozmetik, 23 güneş koruyucu ve 22kişisel bakım ürünü toplam 116 ürün içermektedir.Listelenen ürünlerdeodorant, sabun, diş macunu, şampuan, saç kremi, güneş koruyu,kırışıklık giderici, nemlendirici, fondöten, pudra, ruj, allık, far, oje, parfüm vetıraş sonrası losyonlardır.

Nano malzeme içeren kişisel bakım ürünleri ve kozmetiklerin artansayısı, nano zehirlilikle ilişkili genel riskleri göstermektedir. Ancak yetkililertarafından nano malzeme içeren ürünleri üreten işçiler, kullanan insanlar veatıklarının bırakıldığı çevre için güvenli olduğunu ispatlayacak güvenliktestlerini uygulayana kadar nano kozmetik sektörünün yayılımınıyavaşlatacak çok küçük bir çaba görülmektedir.

Avrupa Birliği, kendi Bilimsel Tüketici Ürünleri Komitesinden yenigüvenirlik değerlendirmeleri olmadan nano tanecik titanyum oksit ve çinkooksit’in güneş koruyucularda kullanımına izin veren önceki kararları gözdengeçirmesini istemiştir. Ancak hala nano tanecik içeriklerin kozmetik vekişisel bakım ürünlerinin üretimi veya kullanımına uygulanan özel birdüzenleme bulunmamaktadır.

NANO TANECİKLER VE KOZMETİK ENDÜSTRİSİ

Nano taneciklerin bulunan tehlikeli sonuçları Japon BilimKurulu gibi seçkin bilimsel vücutlar için alarm vermiş ve nanotaneciklerin oluşturduğu sağlık risklerinin acil bir sorun olarak elealınması çağrısında bulunmuştur.

Ancak dünya çapındaki hükümetlerin halkın parasınınmilyarlarca dolarını nano araştırmalarına yatırmasına rağmen nanoteknoloji veya askeri araştırmaların karlı ticari uygulama araştırmalarınıdestelemeye sağlık ve güvenirlik testlerinden daha fazla önemvermektedir.

Örneğin, Amerikanın 1.3 milyar dolarlık Ulusal Nano teknolojibütçesinin yalnızca 38.5 milyon doları (%4’ten daha az) nano teknolojininsağlık, güvenirlik ve çevresel etkileri çalışmalarına ayrılmıştır. Bununaksine Amerika Savunma Bölümü 436 milyon dolar (nano teknolojibütçesinin %33.5’i) almıştır.

Ancak nano malzemelerin oluşturduğu zehirlilik risklerininbüyüyen kanıtları halkı, nano’nun sağlığa ve çevreye olan tehditleriniaraştırma çalışmalarına sermaye yatırmak için harekete geçirmiştir.





1/5/2020

6

NANO TEKNOLOJİNİN ETKİLERİ ÜZERİNE YAPILAN

ARAŞTIRMALAR


NANO TEKNOLOJİNİN ETKİLERİ ÜZERİNE YAPILAN ARAŞTIRMALAR

• Amerika’da Gıda ve İlaç Yönetimi, Ulusal Çevre SağlığıBilimleri Kurumu gibi hükümet failleri Ulusal ToksikolojiProgramıyla işbirliği yapmakta ve güneş koruyucularında vekozmetikte kullanılan titanyum dioksit ve çinko oksit gibi nanotanecik maddelerin vücut da ki emilimini ve foto zehri üzerineçalışmalar yapmaktadır.

• Avusturalya Hükümeti nano malzemelerin sağlık ve çevreselrisklerinin nano teknoloji araştırmalarına sermaye ayırmaihtiyacını henüz görmemezliktan gelmektedir. Terapatik ÜrünlerYönetimi güneş koruyucularında bulunan nano malzemelerin deriyoluyla emilebilme potansiyeli üzerine var olan çalışmaları sonzamanlarda yayınlamıştır. Ancak bu rapor çalışmalarınyetersizliğini ve daha çok çalışma yürütülmesi gerektiğinitanıtmada başarısız olmuştur.

NANO TEKNOLOJİNİN ETKİLERİ ÜZERİNE YAPILAN ARAŞTIRMALAR

• Avrupa Birliği nano tanecik içeren formulasyonlara bir setolarak derinin kalitesini arştırmak için “Nano derm” adında biraraştırma başlatmıştır.

• Japonya sağlık konusundaki, çevresel konulardaki, etik vesosyal konulardaki ve halk onayı konusundaki riskdeğerlendirmeleri için nano malzeme etkileşimlerini değerlendirenortak bir araştırma başlatmıştır.

• Britanya hükümeti nano kozmetikler ve diğer tüketiciürünlerinin sağlık etkilerini araştırmak için henüz özel bir bütçetahsis etmemiştir ama araştırma teklifçilerini nano teknolojiaraştırmalarına öncelik olarak belirlediği alanlara davet etmiştir.


ÖNERİLER…Çevreciler, özellikle bütün nano teknolojikmalzemelerin ve ürünlerin ticareti için acil birmoratoryum çağrısında bulunmaktadır; özellikleaşağıdaki durumlar sağlanana kadar.





1/5/2020

7

ÖNERİLER…

• Ticari üretim ve/veya çevresel boşaltımlardan önce bütünnano malzemeler ve ürünler ihtimamlı sağlık ve çevresel etkideğerlendirmelerine, kanıt temelli testleri de kapsayacakşekilde, tabi tutulmalıdır.

• Geniş hacimli benzerlerinin özelliklerinin bilindiğiyerlerde bile nano malzemeler yeni maddeler olarakdeğerlendirilmelidir çünkü nano malzemeler geniş hacimlibenzerlerinden farklı özellikler gösterebilmektedir.

• Nano malzemelere maruz kalmayla ilişkili risklerden genelhalkın ve işçilerin sağlığını ve nano ürünlerin atıklarınınbırakıldığı çevresel sistemleri koruyacak düzenlemeleryapılmalıdır.

ÖNERİLER…

• Güvenirlik değerlendirmeleri tedbir ilkesine dayanmalı vegüvenirliği kanıtlamalıdır.

• Risk değerlendirmesi beşikten mezara bütün bir yaşamısorgulayacak şekilde olmalıdır.

• Güvenirlik değerlendirmelerine bağlı bütün ilgili veriler veonları elde etmek için kullanılan metotlar halka açık alanlardayer bulmalıdır.

• Nano tanecik içerik bulunduran veya nano malzemekullanarak işlenen ürünler tüketicilerin ürünü kullanmahakkında bilinçli bir seçim yapmalarını sağlayan ürün etiketlerihazırlanmalıdır.





1/5/2020

1

Biyolojik sistemlerle ara yüz oluşturarak doku, organ ya da bunlarınişlevlerini ölçme, tedavi etme, destekleme, ya da tümden üstlenmeamacıyla tasarlanan malzemelere biyomalzeme denir.Demir, altın, gümüş, kurşun, bronz, karbon, çelik ve platin gibi metaller19. yüzyılın başlarında çatlak kemiklerin tedavisi için, çivi ve tel halindekullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde kullanılan biyomalzemeleri metalik,polimer, seramik ve kompozit malzeme olarak gruplandırılabilir.

biyomalzeme türü biyoseramik





1/5/2020

2

Biyomalzemeler temel olarak tıbbi uygulamalarda kullanılmalarına karşın, biyoteknolojik alandaki kullanımları da göz ardı edilmemelidir. Bunlar arasında hücre teknolojisinde hücre ve hücresel ürün üretiminde destek malzeme olarak, atık su arıtımında adsorban (yakalayıcı tutucu) malzeme olarak, biyosensörlerde, biyoayırma işlemlerinde, enzim, doku, hücre gibi biyoaktif maddelerin immobilizasyonunda (tutuklanmasında) ve biyoçiplerdeki kullanımları sayılabilir.

Canlı dokulara temas eden nano cihaz

Biyomalzemeler, insan vücudunun çok değişken koşullara sahipolan ortamında kullanılırlar. Örneğin vücut sıvılarının PH değerifarklı dokulara göre 1 ila 9 arasında değişir. Günlük aktivitelerimizsırasında kemiklerimiz yaklaşık 4 Mpa gerilmeye maruz kalırlar. .Vücudumuzdaki bu gerilmeler ayakta durma, oturma ve koşmagibi faaliyetler sırasında sürekli tekrarlanır. Biyomalzemelerin tümbu zor koşullara dayanıklı olması gerekir. Vücudun bumalzemelere verdiği cevaplar farklıydı. Belirli koşullar altında, bazımalzemeler vücut tarafından kabul görürken, aynı malzemeler,koşullar değiştiğinde vücut tarafından reddedilebilir. Biyouyumluolan malzemeler, biyomalzeme olarak adlandırılmıştır.

Yapısal uyumluluk, malzemenin vücut

dokularının mekanik davranışına sağladığı

optimum uyumdur.

Biyomalzemelerin vücuttaki yapısal uyumluğu





1/5/2020

3

En çok iki şekilde kullanılır. Transplantasyon (nakil) ve implantasyon(yerleştirme). İmplantasyonda ise, biyomalzemeler kullanılır. Ancak tüm implantların ömürleri sınırlıdır. Son gelişmelerle ortopedik, kalp-damar ve diş implantlarının kullanım ömrü 15 yılın üzerine çıkmıştır. Özellikle implantların dokulara biyoaktif olarak sabitlenmesi, ortopedik protezlerin ömrünün uzamasında çok etkili olmuştur. Gelecek için ise şöyle bir mesaj vardır: Biyomalzeme konusundaki araştırmalar, vücudun kendini yenileme kapasitesini kullanacak veya artıracak yöne kaymalıdır. Böylelikle doğal dokuların yeniden yapılanmasını sağlayacak biyomalzemelerin kullanılabilecek protezlerin kullanım süresi artırılabilecektir. Doku yenilenmesi, son derece kapsamlı bir olaydır. Doku yapısının yeniden inşasını, doku işlevinin, metabolik ve biyokimyasal davranışların ve biyomekanik performansın yeniden kazanılmasını içermektedir. Bu nedenle, doku yenilenmesi, biyoloji, genetik mühendisliği, hücre ve doku mühendisliği, görüntüleme teknikleri ve teşhis, mikro-optik ve mikro-mekanik cerrahideki ilerlemelerin ışığında gerçekleşecektir.

Gözenekli hidroksiapatitprotez

Gözenekli, inorganik-organik hibrid malzemelerden,

kontrol edilebilir hızlarda bozunabilen, kontrol

edilebilir yüzey özelliklerine sahip doku iskeleleri

hazırlanarak doku yenilenmesi sağlanabilir.

İnorganik ve organik bölümlerin miktarı

değiştirilerek, malzeme üzerindeki hücre üremesi ve

farklılaşması kontrol edilebilir

Vücudumuzun bazı yerlerine kullanılan

biyomalzeme bölgeleri

Bionanoteknolojı ve nanobiyoloji, nanoteknoloji ve biyolojikesişimi için başvuruda bulunan terimlerdir. Konu sadece sonzamanlarda ortaya çıkan değişim olduğu göz önüne alındığında,nanobioteknoloji ilgili çeşitli teknolojileri içerir. Bu disiplinbiyolojik araştırma birleşmesi ile nanoteknoloji çeşitli alanlarıgöstermek için yardımcı olur.

Nanobiyoloji gelişmiş kavramlarını içerir: Nanoteknoloji disipliniçinde oluşan nanodevices, nano tanecikleri ve nano olayları içerir.Biyolojik sistemler nanoteknolojinin gelişiminde biyolojikteknolojiler için ilham kaynağı oluşturdu.





1/5/2020

4

Nanoteknoloji- maddeyi en küçük birimi olan atomik düzeyde kontrol etme bilimidir. Nanoteknoloji ismini nanometre ölçüm biriminden alır, bu ölçüm birimi de metrenin bir milyarda biri dir. Bir insan saç telinin çapının yaklaşık 100.000 nanometre olduğunu düşünürsek, 1 nanometrenin ne kadar küçük olduğunu hayal etmeniz hiçte zor olmamalıdır. 1 nanometre içine yan yana ancak 2–3 atom dizilebilir ve nanoölçekte bir nesne yaklaşık 100 ile 1000 arası atomun bir araya gelmesi ile oluşturulur.Atomların diziliş sırasıyla oynayarak bir nesneye çok farklı özellikler kazandırılabilir. Peki, bu hayal midir? Hayır, değil.Bill Gates 1981 yılında “640K herkes için fazlasıyla yeterli” olur diye düşünüyordu. Bugün ise bilgisayarı cebimizde taşıyoruz.

Nanoteknoloji, genellikle 21. yüzyılın önemli

teknolojilerinden biri olarak kabul edilir.

Araştırma lokal alanlarda da tanımlanır ve

teknolojik uygulamaların tüm kapsamı henüz hayal

bile edilemez. Nanoteknolojide üretimin

yararı için biyoloji ve mikro – nano ile kasıtlı

füzyon oluşturur.

Nanosensörlerin kullanım alanı nano elektrolitlerdir.

Biyosensörler(biyoalgılayıcılar),

bünyesinde biyolojik bir duyargacı bulunan ve bir fizikokimyasal

çeviriciyle birleştirilmiş analitik

cihazlar olarak tanımlanmaktadır. Bir biyosensörün amacı,

bir veya bir grup analitin (analiz

edilecekmadde) miktarıyla

orantılı olarak sürekli sayısal elektrik sinyali

üretmektir.

Bu ‘tıbbı telesensöryonga’ vücut sıcaklığını ölçerek bilgiyi iletebilme özelliğine sahiptir.





1/5/2020

5

Fiziksel, kimyasal veya biyolojik aktivite

ölçümlerindekullanılabilen bir

“mikrodenge çubuğu (insan saç

teli ile sensörünbüyüklüğünü karşılaştırın)

Kuantum dünyasındakı en küçük titreşim sensörü Karbon nanotüp

Sensör optik kutu içeriği Fare Nano alıcı kablosuz





1/5/2020

6

Son zamanlarda, mikroorganizmaların fonksiyonelnano tanecikleri sentezlemek için kullanımı büyük ilgigörmüştür. Mikroorganizmaların metal oksidasyondurumunu değiştirebilirsiniz. Mikrobiyal bu işlemler içinyeni uygulamalar, örneğin, metal nanomalzemelerinbiyosentezi, keşfetmek için yeni fırsatlar açtı.

Modern biyoteknoloji metotları aşı üretiminde dekolaylık sağladı ve aşı üretiminde yaşanan miktarsorununu ortadan kaldırdı. Özellikle hepatit B aşılarınınrekombinant DNA teknolojisi kullanılarak üretimine

başlandı.

DNA nanoteknolojisibionanoteknolojiye önemli bir örnektir. Nükleik asitler gibi

yararlı malzemeleri oluşturmak için DNA içsel özelliklerinin kullanımı

modern araştırmalara umut verici bir alandır. Bir başka

önemli araştırma alanı sentetik membranlarda, membran özelliklerini geliştirmede kullanılır,

nanoteknoloji. DNA ZİNCİRİ

Nanoteknoloji ile biyoteknolojinin birlikte gelişmesi ve moleküler biyoloji alanındaki çok hızlı bilgi birikiminin, bu iki gelişen alanı beslemesiyle; nanobiyoteknolojiaraştırma alanı ortaya çıkmıştır. Bu sayede, bugüne kadar mümkün olmayan tanı ve tedavi, artık insanda kullanılmaya başlanmıştır. Kanser, Enfeksiyon ve Alerjiye karşı tedaviler, nanobiyoteknoloji sayesinde geliştirilmektedir.

Hücrelerimizdeki bir DNA molekülünün çapı, 2 nanometre, kanda dolaşan antikor proteinlerinin tiplerine göre, 15 ile 50 nanometre civarındadır. Bu nedenledir ki nanobiyoteknolojinin, yakın gelecekte nanobilim ve tıp alanında, önemli yenilik ve açılımlar getireceği açıktır. Araştırmalar, nanoimplantlardanakıllı ilaç salım sistemlerine, nanobiyomakinalardan, biyoinformatik ve genomik uygulamalar için DNAçiplerinin nanofabrikasyonuna ve kök hücreye dayanan organ mühendisliğine kadar uzanmaktadır.

Ayrıca, kanser hücrelerinin, sağlıklı hücrelere zarar vermeden öldürülmesi üzerine, nanobiyoteknolojigrubu, çok yeni ve farklı yöntemler üstünde çalışmaktadır. Bu konuda, dünyada birkaç laboratuardasürdürülen, çok ileri düzeyde araştırmalar yapılmaktadır. DNA moleküllerinin, bağışıklık sistemiüzerine olan uyarıcı etkisinden yararlanarak, yeni DNAkökenli ilaçlar tasarlanmaktadır.

AKILLI FİBERLERLE "KANSER TEDAVİSİ"

Ayrıca ışığın, fotonik kristal fiberler içerisinde hapsedilerek yönlendirilmesi; kanserli dokuların vücut içerisinde, lazerleyakılarak yok edilmesinden, fiber tabanlı lazerlere kadar, birçok yeni uygulama alanları açmıştır.Kanserli hücrelerin, yüksek enerji taşıyabilen akıllı fiberlerle, dağlanarak (yakılarak) tedavi edilmesi, bu alanda çığır açmıştır.Örnek olarak; bir hastanın, sigara dumanından dolayı akciğer kanallarında meydana gelen kanserli tümör dokuları, Harvard Brigham Kadın Hastanesi'nde yapılan operasyonla,neştersiz ve cerrahî müdahalesiz bir şekilde yok edilmiştir. Mehmet Bayındır'ın da içinde bulunduğu grubun, keşfettiği lazer fiberlerle, hastanın akciğerine girilmiş ve kamera yardımıyla, ince fiberlerin taşıdığı lazer kullanılarak tümör yok edilmiştir.





1/5/2020

7

Biyolojik sistemlerin sayısız kullanımlarıgelecekte bionanoteknoloji için verimliolabilecektir.

Son yıllarda moleküler biyoloji ve genetik alanında yaşanan gelişmeler, tarımsal üretime yeni yaklaşımlar kazandırarak biyoteknolojinin tarımda uygulanmasına olanak sağlamıştır. Biyoteknoloji daha önceden hayal bile edilemeyen ürünlerin geliştirilmesi ve başka yöntemlerle çözülemeyen sorunların çözümüne olanak sağlaması bakımından önem taşımış böylece sadece bilim dünyasını değil, toplumun büyük bir kısmını ilgilendiren ve etkileyen bir bilim dalı haline gelmiştir.

Geleneksel tarım teknolojileri, hızla artan insan nüfusuiçin giderek değişen ve tarımsal üretim içinolumsuzlaşan çevre koşullarında üretimin etkin birşekilde sürdürülebilirliği konusunda yetersizkalmaktadır. Tarımsal Biyoteknoloji, değişmek veyenilenmek zorunda olan tarımsal üretime yeniyaklaşım ve teknolojiler sunmaktadır. TarımsalBiyoteknoloji Bölümü'nün kuruluş amacı, son yıllardabüyük bir hızla gelişen ve tarım uygulamalarında büyükbir potansiyele sahip olan biyoteknolojinin tarımsalüretimde kullanılmasını sağlayacak bilgili ve bilinçliişgücünü yetiştirmektir.





1/5/2020

8

Modern Biyoteknoloji en geniş kullanım alanını tarım ve hayvancılıkta

bulmuştur. Yüksek miktarda ve kalitede ürün almak amacıyla geleneksel

kültür çeşitlerinin veya bunların yabani

akrabalarının genetik yapıları değiştirilmektedir.

En çok üzerinde çalışılan özellikler, hastalıklara ve

zararlılara karşı dayanıklılık, yabancı ot ilaçlarına dayanıklılık,

meyve olgunlaşma sürecinin değiştirilmesi,

raf ve depolama ömrünün uzatılması ve aromanın

artırılmasıdır.

Nanoteknoloji biyosistem dönüşümü için yeni çözümlersunar. Bu tür uygulamalar; sanayi uygulamaları içingeniş bir teknolojik platform sağlar ve moleküler tıp ,çevre kirliliği iyileştirme , iyileştirilmesi gıda ve tarımsistemleri ve insan performansının iyileştirilmesi veinsan performansının iyileştirilmesini sağlar.Nanoteknoloji de yeni gelişmeler için bir teknolojikplatform olarak hizmet verecek biyoteknolojiye örnek;üretim sensörleri , DNA ve diğer molekülleri taşıma içinbiyoakışkan , hayvancılık, nanofiltreleme vebenzerleridir.

Nanobioteknoloji (bazen nanobiology da adlandırılır)modern tıbbın ilerlemesini tedaviler üreten ve biyolojikdoku Yenileyici belirtileri tedavi yardımcı olarak en iyiaçıklanır. İlk hayvanlarda denenmiştir. Kök hücretedavileri insan kalbinde bulunur ve Amerika BirleşikDevletleri'nde klinik denemeler hastalıkların düzeltmekiçin kullanılmaktadır. Yapay proteinler için kuvvetlikimyasallar ve pahalı makineleri üretimi dekullanılabilir.





1/5/2020

9

Başka bir örnek geçerli nanobiotechnological araştırmananospheres floresan polimerler ile kaplı içerir. Araştırmacılar,belirli molekülleri karşılaştığınızda, Floresans söndürülürpolimerler tasarlamak arıyorlar. Polimer kaplı alanlara yeni Biyolojideneyleri bir parçası haline gelebilir ve teknoloji bir günmetabolitleri tümörleri ve diğer sağlık sorunları ile ilişkili için insanvücudu içine tanıttı parçacıkların yol açabilir. Başka bir örnek,farklı bir perspektiften değerlendirilmesi ve tedavisi orta ölçekdüzeyinde, yani Nanobacteria (boy 25-200 nm) tedavisinde olurduNanoBiotech Pharma tarafından yapılır.

Biyolojik sistemlerde nano ölçekte doğasında vardır; NanobilimBiyoloji ile biomacromolecules ve doğaya benzer molekülermakineler yerine getirmeleri için birleştirmek gerekir.

Bu alanda araştırma yöntemleri, deneysel araçları (örneğin görüntüleme, karakterizasyon AFM/optik cımbız vb. yoluyla), x-ışını kırınım temel araçları, sentez yolu ile kendinden montajlı karakterizasyonu dahil olmak üzere çeşitli kendinden montajlı kullanır (örneğin kullanarak çift polarizasyon Interfermetre, rekombinant DNA yöntemleri, vb), hesaplamalı yaklaşımlar (aşağıdan yukarıya çoklu ölçek simülasyon, süper) yanı sıra, teori (örneğin istatistik mekanik, nanomekanik vb).

XRD CİHAZI

AFM CİHAZI





1/5/2020

10

Nanoteknoloji ve biyosistemler ile ilgili son araştırmalar insan keşif ve yenilik için en dinamik disiplinler arası araştırma ve uygulama etki biri yarattı. Bu alan sürdürülebilir çevre için yaşam ve düşünce sistemleri, devrimci biyoteknoloji süreçleri, yeni ilaçlar ve hedeflenen teslim, rejeneratif tıp ve biyouyumlu malzemelerin daha iyi anlaşılması ve tedavi içerir. Nanobiosystems ve biyomedikal araştırma ABD'de öncelikleri, Avrupa Birliği, İngiltere, Avustralya, Japonya, İsviçre, Çin ve diğer ülkeler ve bölgesel kuruluşlardır.

Etik ve toplumsal ihtiyaçlarına uygun dikkat ile, bu yakınsama teknolojileri insan yetenekleri, toplumsal sonuçları ve yaşam kalitesini çok büyük gelişmeler elde olabilir. Biyoloji ve nanoteknoloji etkileşimler

Nanoteknoloji, tasarım, tedbir ve Atom işleme yeteneği olan,Moleküler ve supramolecular düzeyde bir ölçek 1-100 nmboyutunda ve malzeme yapıları, cihazları ve sistemleri iletemelden kullanın yeni özellikler ve işlevler küçük yapılarınıoluşturmaktadır. Tüm insan yapımı ve biyolojik sistemleri vardır.kuruluştan ilk düzeylerinin Nano (nanocrystals, nanotüpler venanobiomotors), onların temel özellikleri ve işlevleri tanımlanır.Konusu ise "zayıf" moleküler etkileşim bu tür kullanarak Nanoyeniden düzenleme Van der Waals Kuvvetleri, H bağları,elektrostatik dipoller, akışkanlar ve çeşitli yüzey düşük enerjitüketimi gerektirir ve geri dönüşümlüdür. Bu tür değişikliklerisınırlı bir sıcaklık genellikle "yumuşak" nanoyapıların aralığıbioproseslerle gerçekleşmesi için gereklidir.

Nanobioistemler bilim ve mühendislik olan en zor dal veNanoteknoloji en hızlı büyüyen bileşenlerdendir.

ABD’de şu andaki sağlık harcamaları yıllık 1 trilyon doları aşmaktadır. Bunun Biyomalzemelerle ilgili kısmı 40 milyar ABD doları düzeyindedir.

Kabaca 11 milyon Amerikalının implant taşımaktadır Dünyada 75 milyon insan kontakt lens takmaktadır. 30 yıllık bir

araştırma/geliştirme süreci sonrasında ortaya çıkan polimetilmetakrilat (PMMA) ya da silikon kökenli katarakt lensleri (intraokülerlensler, IOL) çok başarılıdırlar.Yılda ortalama 2,5 milyon dolayında IOL kullanılır.

Ortopedide yılda 200,000'den fazla kalça ve diz protezi (titanyum, paslanmaz çelik, ya da polietilen) kullanılmaktadır.

Yapay damarlar (Teflon, Dakron) >100,000/yıl düzeyinde kullanılırken kalp kapakçıkları (karbon, doğal kökenli) buna yakın düzeyde (>80,000/yıl) bir kullanım bulur.

Yine de binlerce hasta organ beklemekte ve her yarım saatte yeni bir isim bu bekleyenlerin listesine eklenmektedir.





1/5/2020

11

Nanoölçekte çalışan bilim insanları, bugün dünyanın en büyükrekabetini oluşturan yeni araçlar, ürünler ve teknolojiler meydanagetirmektedir. Rekabetin oluştuğu alanlar içinde; Temiz, güvenilir, yenilenebilir enerji, Daha güçlü, daha hafif, daha dayanıklı malzemeler Düşük maliyetle filtrelenen temiz içme suyu Çok az yan etkiyle daha etkili tıbbi cihazlar ve ilaçlar ile

hastalıkların teşhis ve tedavisi Enerjinin bölümlenmesini kullanan aydınlatma, Zararlı biyolojik ve kimyasal ajanları tespit eden algılayıcılar, Çevredeki zararlı kimyasalları temizleyen teknikler, yer

almaktadır. Kir ve leke tutmayan kumaş ( KELEBEK MOBİLYA)

Parmak izi bırakmayan ARÇELİK inox ankastre serisi.

Resim şu anda görüntülenemiyor.

Nanoteksil akıllı kumaş





1/5/2020

12

Dünya’nın en küçük Türk bayrağı (100 nm eninde – 2 nm boyunda) Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi

Nanoteknolojik pil

Nanoteknoloji ile varis çorabı

Ameliyat masa ve lambaları Anesteziyoloji cihazları Jinekolojik masalar Aspiratör ve oksijenasyon

cihazları Röntgen cihazları Şırınga ve iğneler Sterilizasyon sistemleri Medikal gaz sistemleri Elastik bandajlar Hastane yatakları Dişçilikle ilgili cihazlar Ameliyat aletleri

Taş kırıcılar Stentler, kateterler ve tüpler Başucu monitorları Kan torbaları Ameliyat ve inceleme

eldivenleri Ameliyat örtüleri Santrifüjler Elektro-koterizasyon cihazları Defibrillatörler Serum takımları Paslanmaz çelik ürünler Ortopedik protezler Ortopedik sabitleme aletleri Sütürler Diş malzemeleri.

NSF (National Science Foundation) ve Cientifica ve Lux Researchgibi pazar araştırma şirketleri tarafından yapılan tahminlere göreönümüzdeki 10 yılda ulaşacağı 3 trilyon dolarlık pazar büyüklüğüile ʻʻnanoteknolojiʼʼ 21. yüzyılın endüstriyel devrimi olarakgörülüyor. Nanoteknoloji yediğimiz gıda ürünlerinden, giydiğimizkıyafetlere, kullandığımız ilaçlardan, bilgisayarlarımızın gücüne,sürdüğümüz otomobillerden, yaşadığımız evlere kadar hayatımızınher noktasını etkileyecektir. Nanoteknoloji sayesinde sanayide,bilişim teknolojilerinde, sağlık sektöründe ve daha birçok alandayeni ürünler geliştirilecek, günümüzün üretim süreçleri veyöntemleri değişecektir. Dolayısıyla Türk şirketleri, bu teknolojininavantajlarını kullanarak piyasaya yepyeni ürünler sürmeye başladı.DYOʼnun öncülüğünde başlayan Ar-Ge çalışmaları sonucunda eldeedilen başarılı sonuçlar ve özellikle yapılan Ar-Ge çalışmalarınınürüne dönüşmesi diğer Türk şirketlerini de harekete geçirdi. Buteknolojinin kullanımında tekstil sektörü başı çekmektedir.





1/5/2020

13

DERİMOND; nanoteknoloji kullanarak 690 gramlık deri mont üretti. Deri ceketlerin normal ağırlığının1-1.5 kilogram olduğunu ancak ürettikleri ürünün yüzde 50 hafif olduğunu ifade etti.

Nano-leather teknolojisiyle üretilen ve normal deri ceketlere göre % 50 daha hafifolan DERİMOD690 serisi ceket.

Resim şu anda görüntülenemiyor.

Nano teknolojiyle perdelere antibakteriyel, leke itici, UV süzer, böcek ve sineksavar gibi özellikler eklenebiliyor. Üretilen perdelerin %80’i Yunanistan, Portekiz, Almanya, İspanya, İtalya gibi ülkelere ihraç ediliyor.

Green Guard demek yerine Türkçe bir isim koysalardı. Bunu yurtdışına ürün sattıkları için yaptıklarını söyleyebilirler ancak Yunanistan, Almanya ve İspanya’da İngilizce konuşulmuyor ki. Ürüne Türkçe isim verselerdi ihraç edilen tüm ülkelerde Türkçe bir isim kullanılacaktı ve bizim de gururumuz ikiye katlanacaktı.

Diğer yabancı firmalar bizim ülkemizde ürünlerini satarlarken nasıl kendi dillerini kullanıyorlarsa Elvin Tekstilde bir Türk firması olarak Türkçeyi kullanmalı. Umuyoruz ki Elvin Tekstil kısa zamanda dünyada bir ilk olan bu ürünlerinin adını kısa zamanda Türkçe yaparlar. P.S : HER ZAMANKİ GİBİ İYİNİN KUTLANMASI AŞAMASI ÇOKTAN GEÇİLİP EKSİK YÖNLERİ ELE ALINARAK GELİŞİME GEM VURULMAYA ÇALIŞILMAKTADIR.

KAYNAK:





1/5/2020

14

Gelecek içinse şöyle bir mesaj var: Biyomalzeme konusundakiaraştırmalar, vücudun kendini yenileme kapasitesini kullanacakveya artıracak yöne kaymalıdır. Böylelikle doğal dokuların yenidenyapılanmasını sağlayacak biyomalzemelerin kullanılabilecekprotezlerin kullanım süresi artırılabilecektir. Doku yenilenmesi,son derece kapsamlı bir olaydır. Doku yapısının yeniden inşasını,doku işlevinin, metabolik ve biyokimyasal davranışlarını vebiyomekanik performansın yeniden kazanılmasını içeriyor. Bunedenle, doku yenilenmesi, biyoloji, genetik mühendisliği, hücreve doku mühendisliği, görüntüleme teknikleri ve teşhis, mikro-optik ve mikro-mekanik cerrahideki ilerlemelerin ışığındagerçekleşir.

Biyomalzemelerin doku yenilenmesinden

farklı yöndeki geleceği ise nanoteknolojiye

dayalı uygulamalar.Bu teknolojinin ürünü

olarak geliştirileceknanorobotların bakteri

ve virüs enfeksiyonlarını tedavi etmesi,

kanser hücrelerinisaptayıp yok etmesi, dolasım

m sistemindeki zararlı maddeleri

temizlemesi, hasarlı dokulara oksijen

sağlaması ve çeşitli hastalıkların izlenmesi ve

teşhisindekullanımı amaçlanıyor.

Michael PHELPS’ in 2008 olimpiyatlarında dünya rekoru kırdığı mayo, nano teknolojiye üretildi. ”Biocare” ismi verilen kumaş günlük hayatta televizyon, bilgisayar, cep telefonu, mikrodalga fırın gibi elektronik cihazlardan yayılan iyonize olmamış radyasyonu %98,5 oranında engellediği tespit edildi.





1/5/2020

1

NANOKAPLAMALARİçindekiler

Nano kaplama nedir? Nano kaplamanın amaçları Nano kaplama teknikleri Nano kaplama uygulama örnekleri

Nano kaplama nedir? Malzeme yüzeylerini daha güzel

göstermek,onları dış etkilerden korumak ve sahip olmadığı bazı özellikleri kazandırmak için uygulanan işleme kaplama denmektedir.

Nano kaplama ise kaplama işleminin en verimli olduğu yöntemdir.

Bu yöntemde içeriği nano boyuttan (10-9) oluşan bir tabaka ile malzeme yüzeyi kaplanmaktadır.

Nano kaplamanın amaçları Nano kaplama işlemi ile çevre dostu

kaplamalar elde edilebilmektedir.

Uygulanan malzemenin aşınma,korozyon,erozyon,yorulma,oksidasyon ve yüksek sıcaklığa dayanım konularındaki özellikleri geliştirmek için yapılmaktadır.





1/5/2020

2

Nano kaplama teknikleri

Fiziksel buhar biriktirme (PVD) Kimyasal buhar biriktirme (CVD) Termal plazmalar Daldırma veya döndürme ile kaplama Elektrolitik kaplama Litografi prosesleri

Fiziksel buhar biriktirme Çok geniş metallerin nitrürleri üretilmektedir TiN,TiCN,TiBN ve TiAIN gibi nitrürler

üretilebilmektedir. PVD kaplamanın kaplama hızının yüksek

olmasından dolayı altlığa yapışma problemi vardır.

İyon destekli PVD ile iyon bombardımanı iri tanelerin oluşmasını engeller ve tane anoboyutta büyür.

TiN kaplama örnekleri Kimyasal Buhar Biriktirme(CVD) Bir veya birden fazla gazın sıcak bir altlık

üzerinde ayrışarak karalı bir katı ürün oluşturulma yöntemidir.

CVD sırasıyla kimyasal maddenin yüzeye taşınması ,buharın yüzeye absorbe olması, altlık yüzeyinde heterojen tepkime, filmin çekirdeklenmesi ve büyüme olarak gerçekleşmektedir.





1/5/2020

3

PVD ye göre ince film oluşturma açısından daha kompleks bir mototdur

CVD yöntemi çok ince taneli kaplamaların çok yüksek hızda biriktirilmesini sağlayan bir yöntemdir.

Plazma desteği ilede kompleks şekillerinin kolayca kaplanmasına imkan vermektedir.

Si üzerine önce dağlama sonra Ge kaplanarak elde edilen nano yüzükler

CVD ile NanoMalzeme

üretiminde iki çeşit yöntem mevcuttur

1)Önce CVD kaplama sonra ikincil işlemler (dağlama Nano

işleme vs)2) Önce dağlama

sonra kaplama işlemleri

Yarı iletken ve optik kaplamalar lazer destekli CVD ile üretilebilmektedir.

Lazer kaplama ile 600ᵒAlumina üzerine kaplana SnO2Yarı iletken tabakası

CVD ile üretilen silikon nano çubuklar





1/5/2020

4

Termal Plazma

Plazma genelde maddenin 4. hali olarak adlandırılır. Plazma;molekül, atomlar, iyonlar, elektronlar ve

fotonlarda meydana gelmektedir. Plazmanın elektirik özelliği nötürdür.

Termal plazma püskürtülecek kaplama malzemesini ısıtır.

Ergiyen partikülleri kuvvetli bir şekilde hedefe püskürtür.

Yüksek saflıktaki atmosferde kimyasal reaksiyon meydana getirir.

Hızlı biriktirme sağlayarak nanoboyutta kaplamalara olanak sağlar

4 çeşit termal plazma türü vardır; Plazma sprey Yüksek hızlı oksi yakıt (HVOF) Patlamalı püskürtme Elektrik ark spreyi

Plazma püskürtme ile ZrO2kaplanan yüzey

Plazma sprey;Esnek bir yöntemdir. Malzemenin parçacık hızı ve sıcaklığı

istenildiği gibi seçilebilmektedir.Kaplanacak malzemelerin özellikleri geniş bir aralıkta

seçilebilmektedir. Seramik gibi yüksek ergime noktasına sahip olan malzemeler

biriktirilebilir.Tek dezavantajı vakum ortamında yapılmazsa oksidasyona

sebep olabilmektedir.





1/5/2020

5

HVOF;En iyi yöntemdirAlevle ergitme prosesi kullanılırYapılan kaplamalarda yüksek parçacık hızına ulaşılırKaplamalarda,yüksek yoğunluk, düşük oksit içeriği ve yüksek

bağ mukavemeti gibi özellikler meydana gelmektedir.

Elektrik ark spreyi;Elektronlar arasıda ark oluşturma esasına dayanmaktadırTermal verim yüksektirAltlık malzemeye düşen yük azdırDezavantaj olarak ta kaplama malzemesi olarak kısıtlı

hammadde kullanılır yani sadece tel haline getirilebilen malzemeler kullanılmaktadır

Daldırma ve döndürme ile kaplama

Kaplanacak malzeme sıvı olmalıdır. Vakum ve yüksek sıcaklık gibi proseslere gerek

yoktur Uygun vizkozite ve kristal boyut hazırlanması

için sol-jel tekniği kullanılır Döndürülen altlık üzerine vizkoz sıvı damlatma

veya altlığın sıvı içerisine daldırılmasıyla kaplama gerçekleştirilir.

Döndürme kaplama yöntemi safhaları





1/5/2020

6

Elektrolitik kaplama

Korozyon dayanımı, dekoratif uygulama ve fiziksel özelliklerin yüzeyde değiştirilmesi için uygulanmaktadır

Çok düşük kaplama hızı sayesinde kaplama kalınlığı kontrol edilebilmektedir.

Kopleks kimyasallarla kaplama yapılabilmektedir

Yarı iletken üretiminde çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrolitik kaplama avantajları;Düşük maliyetBasit uygulamaYüksek üretim hızlarıDeğişken uygulamalarda kullanılabilir(porozitesiz malzeme ve

kaplamalar)

Elektrolitik kaplama ile üretilen üç

tabakalı InSb yapısı

Litografi prosesleri

Litografi prosesinde sırasıyla PVD,CVD veya lazer ile kaplama işlemi yapılır

Daha sonra maskeleme yapılıp kaplama dağlanması işlemi uygulanır

Paralel elektrotlu dağlama odasında plazmayla dağlama





1/5/2020

7

Temel litografi teknikleri;Elektron demet litografisiDerin UV litografisiX-ışını litografisi2 ve 3 boyutlu nano baskı litografisiMikro-temas baskı litografisiAtom litografisiDerin kalem ucu işleme litografisi

Litografi ile üretilen nanoçubuk örnekleri

Nano kaplama uygulama örnekleri

Kendi kendini temizleyen camlar Korozyon önleyici nano kaplamalar Çizilme dayanımını attırıcı kaplamalar Su tutmaz kaplamalar Leke tutmayı engelleyici kaplamalar Antibakteriyel uygulamalar





1/5/2020

8

Su tutmaz yüzey uygulamalarındaki hidrofobik ve hidrofilikyüzeylerin karşılaştırılması Antibakteriyel uygulamalardaki çalışmalara örnek olarak kaplama

uygulanmış yüzeyin uygulanmamış yüzey göre görüntüsü





KARBON NANOTÜPLERblog.aku.edu.tr/evcin/files/2020/01/applications-of-nanoscience.pdf · 1/5/2020 2...

Documents

Transcript of KARBON NANOTÜPLERblog.aku.edu.tr/evcin/files/2020/01/applications-of-nanoscience.pdf · 1/5/2020 2...