Doğal poliamit fiberlerin mekanik özellikleri, konformasyon geçişleri ve sentetik poliamit fiberlerle karşılaştırılması

Doğal poliamit fiberler özellikle tekstil endüstrisinde, mühendislikte ve tıpta önemli kullanım alanlarına sahiptir. Daha iyi özellikli fiberden yapılmış malzemeler üretmek ve onların performanslarını arttırmak kullanım koşullarına bağlı olarak bu fiberlerin mekanik özelliklerinin nasıl değiştiğini belirlemeyi gerektirir. Yün ve ipeğin mekanik özelliklerini anlamaya yönelik birçok çalışma olmasına rağmen yine de bu fiberlerin tamamıyla incelenmediği görülmektedir. Bu tezde, ilk uzama, sıcaklık ve su gibi farklı etkilerden sonra alfa-keratin (yün ve saç) ve ipek fiberlerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Alfa-keratin fiberleri %16-%24 bölgesinde ilk uzatıldıktan sonra alfa-beta konformasyon geçişlerinden dolayı ipek fiberlerinkine benzer gerilim-uzama eğrileri göstermektedir. %32'den büyük ilk uzama değerleri sentetik poliamit fiberlerin gerilim-uzama eğrilerine benzerliğe yol açmaktadır. Bu fiberlerde gözlenen yeni geçişler naylon ve kapron fiberlerinin gerilim-uzama davranışlarıyla karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Yüksek ilk uzama değerlerinin ipek fiberlerinin gerilim-uzama eğrilerinde daha yüksek gerilim değerlerine yol açtığı ve %8'den büyük değerler için 2. bir geçişin ortaya çıktığı gözlenmiştir. Su etkisinden sonra yün ve ipek fiberleri daha düşük kırılma gerilimleri ve daha yüksek elastik özellikleri göstermiştir. Burada, alfa-keratin fiberlerin gerilim-uzama eğrilerinde kaynaklarda daha önce gözlenmemiş yeni bir geçiş ortaya çıkmıştır. Termal etkiden dolayı bu fiberlerin mekanik özelliklerinde önemli derecede kötüleşme 150 °C'den daha büyük sıcaklıklarda ısıtmadan sonra görülmüştür. Fiberler artan ısıtma süresiyle daha kötü mekanik özellikler göstermişlerdir. Gerilim-relaksasyon ve sünme-iyileşme süreçleri detaylı olarak incelenmiştir. Yün fiberlerinin, 0-%10 aralığındaki ilk uzama değerleri için lineer olmayan viskoelastik ve %10'dan büyük uzama değerleri için lineer viskoelastik davranışa sahip olduğu görülmüştür. Yün fiberlerinin lineer olmayan viskoelastik bölgesinde uzun sürelerde relaksasyon modülünün tahmini ve relaksasyon davranışı için matematik model önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: alfa-keratini, yün, ipek, konformasyon geçişi, mikrofibril, gerilim, uzama, gerilim relaksasyonu, sünme.