Kimya Eğitim Sunusu

DERS SORUMLUSU:

PROF.DR.ĐNCĐ MORGĐL

GÜNLÜK YAŞAM OLAYI

CĐNDiRELLA’NIN PARLAK

AYAKKABISI NĐYE KIRILMADI?

KĐMYA KONUSU ĐLE ĐLGĐSĐ

YAPAY VE DOĞAL LĐFLER KONUSU ĐLE ĐLĐŞKĐLENDĐRĐRĐZ.

CĐNDRELLA HĐKAYESĐ ĐLE LĐFLER KONUSUNUN ANLATILMASIMOTĐVASYONU ARTIRACAKTIR.

ANLATILACAK KONULAR• *DOĞAL VE YAPAY LĐFLER

• *KOMPOSĐTLER(GELECEĞĐN

MALZEMELERĐ)

•TOPLAM SÜRE;3 DERS SAATĐ

LĐF

DOĞAL LĐF

YAPAY LĐF

POLĐMER

KOMPOSĐT MALZEMELER

• KĐMYA KONUSU ĐLE ĐLGĐLĐ HEDEF VE DAVRANIŞLAR

• HEDEF1:LĐFLĐ YAPILARI KAVRAYABĐLME

• DAVRANIŞLAR:

• 1:LĐF NEDĐR VE POLĐMERLERLE ĐLĐŞKĐSĐ NEDĐR AÇIKLAR.

• 2:POLĐMERLER VE POLĐMERĐZASYONU AÇIKLAR.

• 3:LĐFĐ OLUŞTURAN YAPILARI AÇIKLAR.

• 4:LĐFĐN ĐÇ YAPISINI AÇIKLAR.

• 5:LĐFLĐ YAPILARI ELDE EDĐLĐŞ ŞEKĐLLERĐNE GÖRE DOĞAL VE YAPAY OLARAK SINIFLANDIRIR

• HEDEF2: DOĞAL VE YAPAY LĐFLĐ

YAPILARI KAVRAYABĐLME

• DAVRANIŞLAR: 1:DOĞAL LĐFLĐ YAPILARI

AÇIKLAR VE ÖRNEKLER VERĐR.

• 2:YAPAY LĐFLĐ YAPILARI AÇIKLAR VE

ÖRNEKLER VERĐR.

• 3:CAM LĐFĐ NEDĐR?NASIL VE NERELERDE

KULLANILIR AÇIKLAR.

• HEDEF3: KOMPOZĐT MALZEMELERĐ

KAVRAYABĐLME DAVRANIŞLAR

• 1:GÜNÜMÜZDE KULLANILAN KOMPOZĐT

MALZEMELERĐ VE KULLANIM

ALANLARINI KAVRAYABĐLME

• 2: YENĐ TEKNOLOJĐDE KULLANILAN

KOMPOSĐTLERĐ KAVRAR AÇIKLAR.

• 3:CAM, KARBON, POLĐMER LĐFĐ NEDĐR

AÇIKLAR ÖRNEKLER VERĐR.

• LĐFĐN YAPISI VE POLĐMERLER

• LĐF, HER TÜRLÜ MADDEYĐ OLUŞTURAN ĐNCE VE UZUN PARÇALAR, ĐPLĐKSĐYAPILARDIR. BĐR ĐPLĐK ĐÇĐNDEKĐ PAMUK LĐFLERĐ, YALITIM AMACIYLA KULLANILAN CAM LĐFLERĐ VE KASLARIMIZI OLUŞTURAN KAS LĐFLERĐBU TÜR MALZEMELERE ÖRNEK OLARAK VERĐLEBĐLĐR. SÖZCÜK ARAPÇA KÖKENLĐDĐR. PAMUK, KETEN GĐBĐBĐTKĐLEREDEN ELDE EDĐLEN LĐFLER DOĞAL LĐFLER; CAM LĐFĐ VEYA CAM YÜNÜ GĐBĐ KĐMYASAL ĐŞLEMLER SONUCU ELDE EDĐLEN LĐFLER ĐSE YAPAY LĐFLER OLARAK ADLANDIRILIR.

LĐFLERĐN YAPISIOLGUN BĐR PAMUK LĐFĐ ÜÇ KISIMDAN OLUŞUR.BUNLAR, PRĐMER CĐDAR, SEKONDER CĐDAR VE MERKEZ KANALDIR. BUNLARIN HERBĐRĐ DEĞĐŞĐK YAPIYA SAHĐPTĐR.HATTA SEKONDER CĐDARIN MUHTELĐF KISIMLARININ YAPILARI DAHĐBĐRBĐRĐNE BENZEMEZ. PRĐMAR CĐDAR

BAŞTA SELÜLOZ OLMAK ÜZERE MUM VE PEKTĐN MADDELERĐNDEN ĐBARETTĐR.ÖZELLĐKLE MUM TABAKASI LĐFĐ DIŞETKENLERE KARŞI KORUR FAKAT SU VE BOYANIN LĐFE NUFÜZ ETMESĐNĐENGELLER. SEKONDER CĐDAR TAMAMEN SAF SELÜLOZDAN OLUŞMUŞTUR. BU CĐDARIN DIŞ KISMINDAKĐ SELÜLOZ MOLEKÜLLERĐPRĐMAR CĐDARDAKĐNDEN DAHA PARLAK BĐR YAPIYA SAHĐPTĐR. BURADAKĐ FĐBRĐLLER HELEZONĐŞEKLĐNDE VE KABA YAPILIDIR. SEKONDER CĐDARIN ENKABA KISMI ORTASIDIR. LĐF AĞIRLIĞININ %90’NI

BURASI TEŞKĐL EDER. BU BÖLGEDEKĐ SELÜLOZ MOLEKÜLLERĐ DĐĞER KATLARDAN DAHA KRĐSTAL VE FĐBRĐLLER BĐRBĐRĐNE DAHA PARALELDĐR. LĐFE ASIL SAĞLAMLIĞINI KAZANDIRAN ORTA KISIMDIR

• LĐFĐN MERKEZĐ KANALINDA ĐSE ÇEKĐRDEK VE PROTOPLAZMA KALINTILARI BULUNUR. BUNLAR PĐGMENT, KÜL ŞEKER, ORGANĐK ASĐTLER VEDĐĞER MADDELERĐ ĐÇERĐRLER. MERKEZĐ KANAL, ELYAFIN SU VE BOYA EMMESĐNĐ KOLAYLAŞTIRIR. BU EMME ĐŞĐ LĐF YÜZEYĐNDEKĐ ÇOK KÜÇÜK DELĐKÇĐKLER SAYESĐNDE OLUR. EĞER SU VE BOYANIN ĐÇERDĐĞĐ KĐMYASAL MADDELER MERKEZĐ KANALDA FAZLA BĐRĐKĐR VE ORASINI TAMAMEN DOLDURUR YADA YÜZEYDEKĐDELĐKLERĐ KAPATIRSA, LĐFĐN HEM KOPMA GÜCÜ HEMDE PARLAKLIĞI AZALIR. TARLADA VEYA AMBARDA FAZLA RUTUBET ALMIŞ ELYAFIN SAĞLAM OLMAMASININ SEBEPLERĐNDEN BĐRĐ DE BUDUR

• POLĐMERLER VE POLĐMERĐZASYON

• POLĐMER NEDĐR?

• POLĐMERLER ÇOK SAYIDA MOLEKÜLÜN KĐMYASAL BAĞLARLA DÜZENLĐ BĐR ŞEKĐLDE BAĞLANARAK OLUŞTURDULARI YÜKSEK MOLEKÜL AĞIRLIKLI BĐLEŞĐKLERDĐR. ‘POLĐ’ LATĐNCE BĐR SÖZCÜK OLUP ÇOK SAYIDA ANLAMINA GELĐR. POLĐMERLER ‘MONOMER’DENĐLEN BĐRĐMLERĐN BĐR ARAYA GELMESĐYLE OLUŞMAKTADIR.

• MONOMERLERĐN BĐRLEŞEREK POLĐMER OLUŞTURMA ĐŞLEMĐ POLĐMERĐZASYON OLARAK ADLANDIRILIR

• BAZI POLĐMERLER ISITILDIĞINDA ĐNCELĐRLER, HAFĐFLERLER VE BAZI DURUMLARDA ERĐRLER. ERĐMĐŞPOLĐMERLER KALIP YA DA LĐF BĐÇĐMĐNE DÖNÜŞMEYE ZORLANABĐLĐR. POLĐMER SOĞUTULARAK KALIP ŞEKLĐNDE YA DA LĐF OLARAK TEKRAR KATILAŞACAKTIR. BU ŞEKĐLDE ERĐYEN POLĐMERLARĐN ADI ‘THERMOPLASTĐK’TĐR. POLĐMERLER ĐÇĐNDEKĐ HĐDROJEN BAĞLARI SELÜLOZ VE POLĐAMĐD ĐÇĐNDE BULUNUR. DĐPOL-DĐPOL BAĞLARI POLYESTERDE ÖNEMLĐDĐR. VAN DER WALLS BAĞLARI ĐSE POLĐPROPĐLEN LĐFLER ĐÇĐNDE OLUŞTURULAN MOLEKÜLLER ARASI GÜÇLERDĐR.

DOĞAL VE YAPAY LĐFLERDOĞAL LĐFLER•DOĞADA MEYDANA GELMĐŞ VE TEKSTĐLDE KULLANABĐLEN HER TÜRLÜMATERYAL BU SINIFA GĐRER. BĐTKĐSEL,HAYVANSAL, VE ANORGANĐK LĐFLER OLMAK ÜZERE ÜÇ SINIFA AYRILIRLAR.

•BĐTKĐSEL LĐFLER: YAPILARINDA %60-

•90 ORANINDA SELÜLOZ ĐÇERDĐKLERĐNDEN BUNLARA ‘SELÜLOZĐK ELYAF’DA DENĐR. BĐTKĐLERDEN ELDE EDĐLEN BU LĐFLER, BĐTKĐ ÜZERĐNDE BULUNDUKLARI YERLERE GÖRE AYRICA SINIFLANDIRILIRLAR.

•a)BĐTKĐ TOHUMUNDAN ELDE EDĐLEN ELYAF: PAMUK VE KAPOK

•b)BĐTKĐ GÖVDESĐNDEN ELDE EDĐLEN ELYAF: KETEN, KENEVĐR

•c)BĐTKĐ YAPRAĞINDAN ELDE EDĐLEN ELYAF: MANĐLA KENEVĐRĐ, YENĐZELLANDA KENVĐRĐ

•d)MEYVADAN ELDE EDĐLEN ELYAF:HĐNDĐSTAN CEVĐZĐNDEN KOKO ELYAFI

2.HAYVANSAL LĐFLER: KĐMYASAL OLARAK PROTEĐN YAPISINDA

OLDUKLARINDAN ‘PROTEĐN ELYAF’ OLARAK DA ĐSĐMLENDĐRĐLĐRLER.

ĐKĐ ALT SINIFA AYRILIR:

a)KIL KÖKENLĐ (DERĐ ÜRÜNÜ ELYAF):KOYUNDAN YÜN, TĐFTĐK

KEÇĐSĐNDEN ELDE EDĐLEN MOHER, KAŞMĐR, ANGORA, ALPAKA,

DEVE TÜYÜ V.B

b)SALGI KÖKENLĐ ELYAF:ĐPEK BÖCEĞĐNDEN ELDE EDĐLEN ĐPEK

HAYVANIN SALGISINDAN ELDE EDĐLĐR

3.DOĞAL ANORGANĐK ELYAF: DOĞADA BĐTKĐSEL VE HAYVANSAL

KÖKENLĐ ORGANĐK YAPIDAKĐ LĐFLER DIŞINDA, AYRICA

ANORGANĐK YAPIDA VE LĐF ŞEKLĐNDE KRĐSTAL YAPIYA SAHĐP

MADDELER DE VARDIR. ASBEST VEYA AMYANT ADI VERĐLEN

MATERYALLER BU SINFTADIRLAR.

SELÜLOZ

•Selüloz (C6H10O5), bitkilerde hücreyapısının büyük bir bölümünü oluşturan kâğıt, yapay ipek ve patlayıcı maddelerin yapımında kullanılan bir karbonhidrat.

•Selüloz bitkinin sert ve kuvvetli olmasını sağlar, otçul hayvanlar selülozu sindirebilirler bunun nedeni ise bağırsaklarında yaşayan simbiyotbakterileri, protozoa türleri ve odun yiyen bazı böcek türlerinin salgıladıklarıselülaz enzimidir. Selüloz sanayide cmcadıyla seramik yapımında, boya üretiminde üstün filim yapıcılıgısayesinde ekonomik oluşuylada tercihen kullanılmaktadır

YAPAY YAPILI LĐFLER

• YAPAY YAPILI LĐFLER KENDĐ

ĐÇERĐSĐNDE ĐKĐ GRUBA AYRILIR.

REJENERE VE SENTETĐK LĐFLER.

SENTETĐK LĐFLER, KĐMYASAL

REAKSĐYONLAR SONUCUNDA OLUŞAN

ÇEŞĐTLĐ POLĐMERLERĐN ĐŞLENMESĐYLE

ELDE EDĐLĐR. REJENERE LĐFLER ĐSE KURUCU

POLĐMER DOĞAL BĐR KAYNAKTAN ELDE

EDĐLĐR. HAMMADDESĐ GENELLĐKLE SELÜLOZ

POLĐMERĐDĐR(ODUN HAMURU) VE KLASĐK LĐF ĐŞLEME

EKĐPMANINDA ÇALIŞABĐLECEK LĐF ŞEKLĐNE DÖNÜŞTÜRMEK ĐÇĐN

KĐMYASAL VE / VEYA FĐZĐKSEL ĐŞLEMLERE GĐRMESĐ GEREKĐR.

1. REJENERE LĐFLER:

a)VĐSKON(RAYON): RAYON OLARAK DA

ADLANDIRILAN SELÜLOZĐK YAPILI, KAĞIT

HAMURUNDAN ELDE EDĐLEN VĐSKON,

KULLANIM ALANLARININ GENĐŞLĐĞĐYLE, EV

DÖŞEMECĐLĐĞĐ VE HAZIR GĐYĐMDE POPÜLER

BĐR LĐF HALĐNE GELMĐŞTĐR. KETEN BENZERĐ

KUMAŞLARDA KULLANILIR

b)MODAL:AVUSTURYALI LENZĐNG

FĐRMASI TARAFINDAN GELĐŞTĐRĐLEN VE

SELÜLOZĐK ESASLI BĐR LĐF OLAN

MODAL ĐPLĐK, TERLEMEYĐ ÖNLEDĐĞĐ

ĐÇĐN GENELDE TENE YAKIN GĐYSĐLERDE

ÖZELLĐKLE DE BLUEJEAN KUMAŞI

DENĐM ĐLE EV TEKSĐTĐLNDE KULLANILIR.

KISACASI MODAL, YUMUŞAK, CANLI,

DAYANIKLI, BAKIM VE YIKANABĐLME KOLAYLIĞI,

YÜKSEK NEM ALMA VE BIRAKMA ÖZELLĐKLERĐNE

SAHĐP OLAN BĐR REJENERE LĐFTĐR.

c)ASETAT:AĞAÇ KÜSPESĐNDEN VEYA

PAMUK LĐNTERĐNDEN YAPILAN

SELÜLOZĐK YAPILI ASETAT LĐFĐNĐN EN

YAYGIN KULLANILDIĞI YERLER SĐGARA

FĐLTRELERĐ VE EV DÖŞEMECĐLĐĞĐDĐR.

ASETAT TEK BAŞINA, YAPAY VE DOĞAL

LĐFLERLE KARIŞIM HALĐNDE KULLANILIR

VE YUMUŞAK BĐR YAPIYA SAHĐPTĐR. BU

YÜZDEN MODA TASARIMCILARI

TARAFINDAN OLDUKÇA FAZLA

TERCĐH EDĐLEN BĐR LĐFTĐR.Sigara filtresi

c)TRĐASETAT:KULLANIM

ALANLARI ELBĐSELER, ETEKLER,

SPOR KIYAFETLER, ÖZELLĐKLE

KIVRIM VE PĐLELERĐN YER

ALDIĞI UYGULAMALAR

d)LYOCELL:KULLANIM ALANLARI

HAZIR GĐYĐM, SPOR GĐYĐM,

CEKET, BLUZ, ETEK, TAKIM

ELBĐSE, PANTOLON, MONT,

KABAN

. SENTETĐK LĐFLER:

a)POLĐAMĐD(NAYLON):TĐCARĐLEŞTĐRĐLEN ĐLK

SENTETĐK LĐF ‘POLĐAMĐD’DĐR.(1939) EN ÇOK

KULLANILAN ĐKĐ ÇEŞĐDĐ NAYLON 6.6

(POLĐHEKZAMETĐLEN ADĐPAMĐD) VE NAYLON

6’DIR(POLĐKAPROLAKTAM). LĐFĐN DĐKKAT

ÇEKĐCĐ BĐR DAYANIKLILIĞI VE ÇOK ĐYĐ

FĐZĐKSEL ÖZELLĐKLERĐ VARDIR.NAYLONUN ĐLK

BAŞARISI 1940’LARDA BAYAN ÇORAPLARININ

ÜRETĐLMESĐYLE ORTAYA ÇIKMIŞTIR.ANCAK,

HEMEN ARDINDANABD’NĐN 2. DÜNYA SAVAŞINA

GĐRMESĐYLE DAHA ÇOK SAVAŞ

MALZEMESĐ (PARAŞÜT, HALAT VB) ÜRETĐMĐNDE

KULLANILMIŞTIR

b)ARAMĐD:ARAMĐD BĐR ÇEŞĐT

POLĐAMĐD LĐFTĐR.ARAMĐDĐN

KĐMYASAL YAPISI,

AMĐD(-CO-NH-) LĐNKLERĐNĐN MĐNUMUM

%85’Đ AROMATĐK HALKA ARASINA

BAĞLANMIŞ SENTETĐK POLĐAMĐD

ŞEKLĐNDEDĐR. ERĐME NOKTASI

YOKTURVE TUTUŞABĐLĐRLĐĞĐ ÇOK

AZDIR. KORUYUCU GĐYSĐ OLARAK,

ĐTFAĐYE GÖREVLĐLERĐ, POLĐS

VE SĐLAHLI KUVVETLERDE

KULLANILIR.ÇELĐKTEN

DAHA DAYANIKLI VE DAHA HAFĐF

OLABĐLĐR. DENGELĐ KUMAŞLAR

OLMASI NEDENĐYLE YELKENLER

ARAMĐDTEN YAPILIR

c)POLYESTER:POLYESTER TERĐMĐ

GENELLĐKLE PET OLARAK KISALTILAN

POLĐETĐL TETRAFLORAT OLARAK

BĐLĐNMEKTEDĐR.DÜNYA GENELĐNDE

PET, HEM PLASTĐK HEM DE LĐF

SEKTÖRÜNDE KULLANILAN EN ÖNEMLĐ

MALZEMEDĐR. POLYESTER LĐF, YUMUŞAK VE

PÜTÜRLÜ BĐR YÜZEYE SAHĐPTĐR. GÜÇLÜDÜR,

ÇEKME VE AŞINMAYA KARŞI DĐRENÇLĐDĐR. ISI

UYGULANDIĞINDA KIVRILMA ÖZELLĐĞĐ

VARDIR.KĐMYASALLARA KARŞI DAYANIKLIDIR. %100 polyester

ELASTAN:DĐĞER ADI LYCRA OLAN THERMOPLASTĐK

ELASTOMER ELASTAN %85 POLĐÜRETAN ĐÇERĐR. ELASTAN LĐFĐ

HAFĐFTĐR VE YIRTILMADAN %500 ESNEYEBĐLĐR. TEKRAR

AÇILABĐLĐR VE ORJĐNAL ÖZELLĐĞĐNĐ KORUR.KULLANIM ALANLARI

T-SHĐRT, PANTOLON, MAYO, AEROBĐK GĐYSĐLERĐ, KAYAK

PANTOLONU, TIBBĐ BANTLAR.

CAM LĐFĐ:CAM EN ESKĐ VE ALIŞILMIŞ ŞEKĐLDE KULLANILAN

LĐFTĐR. ĐZOLASYON, ATEŞE DAYANIKLI KUMAŞLAR, BANYO VE

DENĐZCĐLĐK MALZEMELERĐ, VE TABĐKĐ SON YILLARDA ĐLETĐŞĐM

ENDÜSTRĐSĐNDE OPTĐK KALĐTE CAM FĐLAMANLARI OLARAK

KULLANILIR. CAM LĐF, YAPAY VE ANORGANĐK YAPIDA OLAN BĐR LĐFTĐR.

CAM LĐFĐN KANSOREJEN VE ĐNSAN SAĞLIĞINA ZARARLI OLDUĞU

SÖYLENMEKTEDĐR. YAPISI, ĐNCE CAM FĐLAMANLARI OLARAK

DÜŞÜNÜLECEK OLURSA, AÇIK TENE DEĞECEK OLURSA AŞIRI BĐR

KAŞINTI VE ACI HĐSSĐ VERĐR

KOMPOSĐT MALZEMELER• Malzeme bilimcilerin üzerinde yoğun

biçimde çalıştıklar kompozitler,giderek artan çeşitleri ve değişik uygulamalarıile günlük yaşantımıza girmişdurumdalar.

• Uzun yıllar önce, Güney ve Orta Amerika'da yaşayan insanlar, modern basketbol gibi birçok oyunda kullandıkları topları, eldiven ve çizme gibi giyecekleri üretmek için doğal kauçuk kullanıyorlardı. (Doğal bir polimer olan kauçuk, poliizopren olarak da adlandırılır).

(POLĐĐZOPREN)(doğal kauçuk)

HĐÇ KAUÇUK BĐR YAĞMURLUK GĐYDĐNĐZ MĐ?

• Eğer kauçuk eldiven giydiyseniz, kauçuktan yapılan bir yağmurluğun gerçekten de çok rahat olmayacağını tahmin edebilirsiniz. Bu durumun farkına varan Charles Macintosh 19. yüzyılın ortalarında parlak bir fikir üretti.

• Đki tabaka pamuk dokuma aldı ve bunları doğal kauçuğa tutturarak üç tabakalı bir malzeme hazırladı. Bilindiği gibi pamuk, doğal bir polimer olan selüloz yapısındadır. Gerçekten de bu şekilde iyi bir yağmurluk üretilmiş oldu.Kauçuk su geçirmezliğini sağlarken,pamuk tabakaları da yağmurluğu rahatlıkla giyilebilecek bir hale getirdi.Yağmurluk, "kompozit" olarak adlandırılan malzeme grubuna verilebilecek örneklerden yalnızca biri ve niçin bu tür malzemelere ihtiyaç duyulduğunu

• da güzelce açıklıyor. Amaç, iki bileşenin istenilen özelliklerine sahip bir malzeme elde etmek. Yukarıdaki uygulamada kauçuğun suya dirençli oluşu ile pamuğun konforluluk özelliği birleştirilmişve böylece amaca uygun bir malzeme elde edilmiştir.

• Konuşma dilimizde «lastik» diye adlandırdığımız şey, ham maddesi tropikal ağaçlardan elde edilen bitkisel bir üründür. Bu ağaçlardan Brezilya kauçuk ağacı (Heveabrasiliensis) adı veri�len bir çeşidi ticari önem taşır. Brezilya'nın Amazan bölgesi ormanlarına has bir bitki olan bu ağaç, sonraları Uzak Doğu'ya da götürülmüş, iklim şartları aynı olan bu bölgelerde de kolay�lıkla üretilmiştir. 20 -30 m. boyunda, yuvarlak gövdeli, yapraklarıtepesinde kümelenmiş Brezilya kauçuk ağacı, humus'u bol yaş topraklarda yetişir.

• Kauçuğun elde edilmesine, ilk olarak Brezilya'da başlanmıştır. 19’uncu yüzyıl başlarında yıllık üretim 30 tondu. Bugün ise sentetik yollarla elde edilen 1 milyon ton suni kauçuk dışında Dünya doğal kauçuk üretimi yılda 3 milyon tonu bulur.

• Yüzyıla yakın bir süreden beri kauçuk üretimi, teknik ve endüstri alanındaki gelişmelerle birlikte yürümüş, bunların ilerlemesine yeni bir hamle vermiştir. Esnekliği, aşınmaya dayanıklılığı, su geçirmezliği kauçuğu, modern endüstrinin özellikle mekanik ulaştırma tekniğinin en gözde maddelerinden biri durumuna getirmiştir

• Kompozitlerin Yapısı

• Kompozitler temelde bir sürekli ve bir de süreksiz olmak üzere iki fazdan oluşurlar. Sürekli faz "matris", süreksiz faz ise "güçlendirici" (reinforcement) olarak adlandırılır. Güçlendirici faz lif ya da parçacık halinde olabilir. Lif türünün en yaygın örnekleri cam, karbon veya polimer lifleridir. Parçacık türü için mika ve talk örnek olarak verilebilir. Matris ise çoğunlukla epoksi reçine, poliester/stiren sistemleri veya poliimid türübir polimerdir

• Güçlendirici Faz Lifler

• Lif ile güçlendirilmiş kompozitlerin en çok kullanılanı Fiberglass'dır. Bunun matrisi, poliester'in stiren monomeri ile reaksiyona girmesi sonucu oluşan çapraz-bağlı bir reçinedir. Lifleri ise camdır. Poliester-stirenkarışımı önceden belirlenmiş miktardaki cam lifin üzerine dökülür, polimerleşme reaksiyonu sonucu karışım sertleşir ve kompozit malzeme elde edilir. Fiberglass, çelikten daha dayanıklı, fakat çok daha hafiftir. Fiberglass'daki lifler tek bir yönde dizilmemiş olup, karışık şekilde yerleşmişlerdir. Tüm lifler aynı yönde dizilerek daha dayanıklıkompozitler hazırlanabilir. Yönlendirilmiş lifler kompozitlere ilginçözellikler katarlar .Kompozit, liflerin yönünde çekildiğinde çok dayanıklıdır, fakat lif yönüne dik bir açı ile çekildiğinde o kadar dayanıklıolmadığı görülür. Bazen kullanılan malzeme yalnızca bir yönde gerilim altında kalacağından

• tek yönde dayanıklı malzemelere ihtiyaç vardır. Fakat çoğu zaman da birden fazla yönde dayanıklı kompozitlere ihtiyaç duyulur. Bu durum liflerin dokunmasıyla sağlanır.

• Matris

• Matris, kompozitin temelini oluşturur ve lifleri bir arada tutarak kompozitinsıkışmaya karşı dayanımını arttırır. Kullanım yerine bağlı olarak farklı matrisler seçilir. Fazla para harcamak istenmediğinde sıradan özelliklere sahip ucuz matrisler tercih edilir. Poliester/ stiren sistemleri bu tür matrisler olup günlük uygulamalar için yeterlidirler. Örneğin Chevrolet Corvette marka otomobil gövdeleri cam liflerle güçlendirilmiş poliester/stiren kompozitlerden hazırlanır. Ancak bu tür matrislerin bazı dezavantajları da mevcuttur. Isıyla sertleştirildiklerinde büzüşürler, suyu emerler ve sıkışma

• dayanımları düşüktür. Ayrıca kimyasal dirençleri de iyi değildir. Bir diğer ucuz sistem vinil ester reçinesidir. Vinil ester reçineleri, poliester-stiren sistemiyle karşılaştırıldığında bazı avantajlara sahiptir. Çok fazla su emmezler ve kimyasal dirençleri daha yüksektir. Yapısındaki hidroksil gruplarından dolayı cama kolaylıkla bağlanırlar. Cam lifler kullanıldığında bu durum avantaj sağlar.

• Fakat ne vinil ester, ne de doymamış poliester-stiren sistemi yüksek sıcaklık uygulamaları için uygun değildir.Yüksek sıcaklıklarda, epoksi reçineleri gibi matrisleri kullanmamız gerekir. Bunlar 160°C'a kadar olan sıcaklıklarda kullanılabilirler. Ancak 160°C gerçek anlamda çok yüksek bir sıcaklık değildir. Poliimid'ler yüksek sıcaklığa daha dirençlidirler, fakat yapılarını bozacak kadar su emerler. Polibenzoksazol sıcaklığa dirençli bir diğer yapıdır, ancak lifllenmesihemen hemen imkansızdır. Bazı araştırmacılar ise tüm hidrokarbonları yüksek sıcaklığa dayanım açısından incelemektedirler.

• Cam Lifler: Cam lifler, plastik malzemeleri güçlendirmek için kullanılan en yaygın malzemedir. Bu başarısı, uygun fiyatı (yaklaşık olarak plastiğinkiyle aynı) ve istenilen özellikler arasındaki mükemmel dengenin sonucudur. "Cam" terimi, inorganik camların genişbir grubunu ifade etmek için kullanılır. Hepsi, silika (SiO2) temellidir, fakat az miktarda diğer inorganik oksitleri de içerirler. Çok çeşitli bileşimleri mevcuttur ve her biri bir kod harfiyle gösterilir. Plastiklerde en çok kullanılan lif, E-camıdır.

• Bileşimi; %54 silika, %17.5 kalsiyum oksit, %14 alüminyumoksit, %8 bor oksit ve %4.5 magnezyum oksit'den oluşur. Değişlik bileşime ve özelliğe sahip karışımlar, değişik reçeteler ile elde edilir. Örneğin, S-camı yüksek dayanıma sahiptir. C-camı ise su ve asitlere dirençlidir. Cam lifler, erimiş camın yüksek hızlarda, çok sayıda delik (100-1000 aras›) içeren platin bir levha üzerinden geçirilmesiyle elde edilir. Elde edilen uzun lifler yüksek hızda döndürülerek camsı geçiş sıcaklığı civarında soğuyup katılaşırlar. Uygulamalarda cam liflerin aşağıdaki iki özelliği avantaj sağlar: 1) Camın yumuşama noktası yaklaşık 850°C' dır, bu nedenle yüksek sıcaklıklara dirençlidir.

• 2)Görünür ışığa karşı şeffaftır, böylelikle kompozit matrisin rengini alır. Camın, kolaylıkla kırılabilirliğine rağmen bir kuvvetlendirici olarak kullanılması garip karşılanabilir.Ancak cam, lif haline geldiğinde farklı özellik gösterir. Cam lifler dayanıklı ve esnektirler.

• Cinderella'nın cam ayakkabıları da kırılmadığına göre muhtemelen cam lifle güçlendirilmişkompozit malzemeydi.

• Bazı uygulamalar için cam lifler yeterince dayanım sağlamayabilirler.Çok fazla gerilim altında kalan bazı malzemeler için uçak parçalarında olduğu gibi yüksek kaliteli liflere ihtiyaç vardır. Fiyat önemli olmadığında, çok pahalı olan karbon ya da polimer

• lifler kullanılabilir.

• Karbon Lifler: Karbon lifler genellikle poliakrilonitril'in (PAN), 1000-1500°C'dakarbonlaştırılması (havasız ortamda ısıtılması) ile üretilir. Karbon liflerin uygulamadaki avantajları; boyutsal açıdan kararlı oluşları, kimyasal inertliklerinedeniyle neme ve pek çok kimyasala dirençgöstermeleri ve elektriksel/ısısal iletkenliklerinin yüksek oluşudur. Karbon liflerin kullanıcı açısından en önemli dezavantajı ise siyah renginden dolayıkompozit renginin istenilen şekilde korunamamasıdır. Diğer bir dezavantaj olarak yüksek maliyet söylenebilir.

• Polimer Lifler: Polimer lifler diğer polimerleri güçlendirmek için yeterince sert ve sağlam değildirler. Yalnızca aramid lifler ve ultra yüksek molekül ağırlıklıpolietilen (PE) lifler üstün mekanik özellikleri nedeniyle diğerlerinden ayrılırlar. "Aramid", aromatik liflerin genel adıdır. Ticari adı ise Kevlar'dır. Kevlarkompozitleri yüksek dayanım ve sertlikleri, hasar ve yorulma dirençleri nedeniyle çok kullanılırlar. Spektraticari adıyla piyasada bulunan PE lifler ise karbon liflerden ve Kevlar'dan daha dayanıklı ve serttir. Tüm lifler mükemmellik açısından karşılaştırıldığında karbon'un en iyi olduğu, onu Kevlar'ın ve ardından camın izlediği söylenebilir

• Chevrolet Corvette

marka otomobil

gövdeleri cam

liflerle

güçlendirilmiş

poliester/stiren

kompozitlerden

hazırlanır.

Kompozit Malzemelerin Kullanımları

•Kompozit malzemelerin başarılıuygulamalarından biri yarış kayıkları, yani kano'lardır. Kano'nun yapımalzemesi,epoksi reçinesi içerisine yerleştirilmiş Kevlar ve karbon liflerden oluşmuştur.

•Her üç bileşenin de önemli rolü vardır. Epoksi reçinesi ekonomik bir yapımalzemesi olmasının yanısıra, suda mükemmel korozyon direnci ve hafifliği nedeniyle tercih edilir. Kevlar ve karbon lifler ise sağlamlık ve rijitliği sağlarlar. Böylelikle üretilen kano, hızlıdır, rahatlıkla manevra yapabilir ve hafiftir.

•Bir diğer uygulama, karbon liflerle güçlendirilmiş naylon tenis raketidir.Matris olarak naylon (diğer adıyla poliamid 66) seçilmesinin iki nedeni vardır. Birincisi enjeksiyon kalıplama yöntemiyle seri üretiminin ekonomik biçimde yapılabilmesi; ikincisi ise düşük yoğunluğu nedeniyle hafif oluşudur. Karbon lifler 0,1-1 mm uzunluğunda olup, istenilen dayanım ve sertliği sağlamak için uygundurlar.

•Böylelikle üretilen raket saatte 75 km hızla çarpan toptan zarar görmeyecek derecede sağlamdır.

•Üçüncü bir uygulama ise kauçuk otomobil lastiğidir. Lastiğin yan cidarları esnek olmalı, bükülmelerde deforme olmamalıve ani yükleri karşılayabilmelidir.Saf kauçuktan üretilen bir lastik bu istekleri karşılayamayacağından güçlendirilmesi gerekmektedir.Güçlendirme, yapıya katılan karbon karası ve poliester lifler ile sağlanır.Poliester lifler yerine çelik lifler de kullanılabilir.

Tıpta ortapedi ve dental alanda kullanımları sık görülür•Kompozit malzemelerin en yaygın kullanıldığıalanlardan biri de tıp'dır. Özellikle sert doku implantı olarak ortopedide ve dişçilik uygulamalarında çeşitli kompozit malzemeler kullanılmaktadır. Ortopedide kırık kemik onarımı için iç ve dış bağlantı sistemi olarak, kemik plakası şeklinde, çivi, çubuk formunda, eklem ve kemik yenilemelerinde,kemik çimentosu olarak hazırlanan kompozitlermevcuttur.Bu malzemeler genelde biyo uyumlu kollajen lifler ile güçlendirilmiş epoksi matris, karbon yada poliamid lifler ile güçlendirilmiflpolilaktik asit, poliglikolik asit, cam ile güçlendirilmiş poliüretan, kollajen liflerle güçlendirilmiş ultra yüksek molekül ağırlıklıpolietilen şeklindedir.

•Diş hekimliğinde ise diş dolgusu olarak kompozit reçineler, diş destek materyali olarak kollajen lif ile güçlendirilmiş epoksireçinesi kullanılmaktadır. Ayrıca ortodontikteller;cam lif ile güçlendirilmiş naylon, polipropilen, polimetilmetakrilattan imal edilirler. Köprü olarak ise düşük maliyeti ve kolay hazırlanabilmesi gibi özelliklerinden dolayı kollajen, cam ya da Kevlar lifler ile güçlendirilmiş polimetilmetakrilat kompozitlerkullanılır.Özellikle son 40 yıldır diş hekimleri kompozit dolgu maddeleri üzerinde çalışmaya başlamışlardır ve bunlar beyaz dolgu olarak adlandırılmıştır.

•Bu yapı genel olarak camsı reçine ve plastik dolgu maddelerinden hazırlanır. Bu tür dolgu malzemelerini kullanan diş hekimleri kompozitrengiyle diş rengini eşleyerek, klasik amalgam (civa temelli) dolguya nazaran estetik açıdan önemli gelişme kaydetmişlerdir. Kompozitlerkonusunda dünyanın her yerinde yoğun araştırma ve gelştirme faaliyetleri devam etmektedir.

• ÖĞRENME VE ÖĞRETME TEKNĐKLERĐ

• 1)ROL YAPMA YÖNTEMĐ

• Sınıfın yarısına doğal lif yarısına yapay lif olma rolü verilir.Herkes tek tek kendini tanıtır ve özelliklerinden bahseder ve böylece konu yaşanarak yani hissedilerek daha iyi kavranmış olur.

• 2)VIZILTI GRUPLARI OLUŞTURMA

• Vızıltı grupları doğal ve yapay liflerinin günlük hayatımızdaki yerini tartışırlar.Komposit malzemelerin önemini tartışırlar ve bu şekilde yaklaşık 20 dk süren bir tartışma sonunda konu daha iyi kavranır.

• 3)GEZĐ-GÖZLEM

• Yakında komposit maddelerle liflerle ilgili gezilebilecek fabrikalar varsa gezi düzenlenebilir.

• 4)BEYĐN FIRTINASI

• Konu anlatımından önce öğrencilere cindirella’nın ayakkabısının niye kırıldığı konusunda bir beyin fırtınası yapılır.

•HAZIRLAYAN :ÖZGE TÜRKER