Enerji hasatı ve biyomedikal uygulamalar için manyetik polimer kompozitler

Piezoelektrik polimerler ailesinden polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelektrik ve ferroelektrik özelliğe sahip olmasının yanı sıra esnek, hafif ve biyouyumlu olduğu için enerji hasatı ve sensör gibi teknolojik uygulamalarda öne çıkan bir malzemedir. PVDF, , , ,  ve  olmak üzere beş farklı yarı kristal faza sahiptir. En kararlı dolayısıyla kolay üretilebilen  fazının kutupluluk özelliği yoktur, teknolojik uygulamaları sınırlıdır. Oysa  ve  fazları kutupludur ve  fazı sahip olduğu en yüksek piezoelektrik özelliği nedeniyle enerji hasatı için ideal yapıdır. PVDF'nin kristal yapısı, üretim tekniğine bağlı olarak kontrol edilebilmektedir. İki kısımdan oluşan bu çalışmanın ilk kısmında, PVDF'nin kutuplu fazların oluşumuna (Elektro Aktif faz; EA faz) elektrodöndürme yöntemindeki pompalanma hızı, mesafe, çözücü ve dönme hızı gibi parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Üretilen PVDF fiberlerin yapısal özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), EA faz oranındaki değişimler Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve morfolojileri ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri ile belirlendi. Elektrodöndürmede kontrol edilen fiziksel parametreler optimize edilerek üretilen PVDF fiberlerde EA fazın oranının %80'den %97'ye kadar arttırılabildiği belirlendi. Farklı oranlarda EA faz içeren örneklerin piezoelektrik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla d(1,2) pioezoelektrik yük katsayısının değişimi, çalışma kapsamında tasarlanan piezoelektrik katsayısı ölçüm düzeneği ile 2,7±0,2 - 7,2±0,4 [pC/N] olarak ölçüldü. Çalışmanın ikinci kısmında ise, üretilen PVDF fiberlerine 10±2 nm büyüklüğünde süperparamanyetik Fe3O4 nanoparçacıklar eklenerek oluşturulan kompozit yapıların manyetik hipertemi tedavisindeki etkinliği, manyeto-ısıl özellikler ölçülerek belirlendi. Bunun için ağırlıkça %7,57±0,01, %12,51±0,01 ve %15,40±0,01 (w/w) oranlarda (Fe3O4/(PVDF+ Fe3O4)) üç farklı nanokompozit oluşturuldu. Örneklerin RF manyetik alan altında zamana bağlı sıcaklık değişimleri ölçümlerinden Özgül Soğurma Oranları (SAR) sırasıyla 8,5±0,1; 8,4±0,1 ve 8,2 ±0,1 W/g olarak hesaplandı.