Yeşil sentezle kuşburnundan karbon kuantum noktaların (K-CQDs) eldesi, K-CQDs katkılı polikaprolakton filmlerin (PCL/K-CQDs) hazırlanması, mekanik ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi

Biyobozunur olmayan plastiklerin kullanımını azaltmak ve atık sorununu çözmek için biyobozunur polimerlere yönelik büyük çabalar ve araştırmalar devam etmektedir. Son yıllarda, biyolojik olarak parçalanabilen malzemeler, sentetik çok yönlülüğü ve esneklik özellikleri nedeniyle popülerlik kazanmıştır. PCL, iyi esnekliği, toksik olmaması, işlenme kolaylığı ve diğer polimerlerle uyumluluğu ile bilinen sentetik ve hidrolitik olarak parçalanabilir bir polyester grubu polimeridir. PCL' nin mekanik özelliklerinin yetersiz olması nedeniyle kullanımı sınırlıdır. Mekanik özelliklerini iyileştirmek için dolgu maddeleri ile PCL bazlı kompozitler veya nanokompozitler üretilmektedir. Özellikle karbon nano yapılar, mükemmel fizikokimyasal, mekanik ve elektriksel özelliklerinden dolayı dolgu maddesi olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Üstün özellikli karbon nano yapılardan biri olan karbon kuantum nano noktalar (CQDs) son yıllarda birçok çalışmanın odak noktası haline gelmiştir. Bu çalışmada, K-CQDs örnekleri kuşburnu meyvesi (RoseCanina L.) kullanılarak hidrotermal yöntemle sentezlenmiş ve gelişmiş mekanik, biyobozunur özelliklere sahip PCL film nanokompozitleri üretmek için dolgu maddesi olarak kullanılmıştır. K-CQDs örneklerinin farklı miktarları (ağırlıkça %0,3-, 0,5-; 1,2-, 2,0 ve 4,0) ilave edilerek PCL/K-CQDs film nanokompozitleri, sıvı faz ultrasonik karıştırma yöntemiyle üretilmiştir. K-CQDs örneklerinin karakterizasyon sonuçları, kuantum verimlerinin %23,8 olduğunu, yüzeylerinin oksijen içeren gruplarla zenginleştiğini ve grafit faz yapısı sergilediğini göstermiştir. Yapısal analizin sonuçları, K-CQDs ve PCL matriks arasındaki ara yüzey etkileşimlerinin yanı sıra PCL/K-CQDs filmlerinin amorf yapılarını doğrulamıştır. Üretilen filmlerin mekanik özellikleri PCL ile karşılaştırıldığında, PCL/K-CQDs-2.0 filmi %27,7 artışla en yüksek çekme mukavemeti değerine (17,65 MPa), PCL/K-CQDs-4.0 filmi en yüksek akma mukavemeti (9,02 MPa; %40,9 artış) ve en yüksek mikrosertlik (4,80 HV0,025; %14,8 artış) değerlerine sahip olmuştur. Biyobozunurluk testi sonuçları, PCL/K-CQDs filmlerinin, polimer-dolgu ara yüzey etkileşimi ve amorf yapı nedeniyle PCL' den daha düşük ağırlık kaybı sergilediklerini göstermiştir.