Design of a droplet-based microfluidic system for hybrid polymer nanoparticle synthesis

Damlacıklı mikroakışkanlar, parçacık boyutlarını damlacığın fiziksel boyutu ile sınırlandırıp damlacık içerisinde etkin karışımla eş dağılımlı parçacıklar meydana getirdiğinden mikroparçacık sentezinde avantajlı konumdadır. Bu sebeple tasarlanan mikroreaktörler de reaksiyon ortamının kontrolündeki üstün özellikleri nedeniyle son dönemde mikroakışkan topluluğunun odağı hâline gelmiştir. Bu çalışmada, mikroreaktör uygulaması için geçmiş yıllarda öne çıkan organik-inorganik hibrit yapılı polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS) malzemesi seçilmiştir. POSS, hibrit yapısına ilaveten koruyucu boya uygulamalarında yer almasını sağlayan ısıl direnç özelliği gösteren ve malzeme özelliklerinin daha da özelleştirilebilmesini sağlayan yüksek radikal gruplara bağlanma yatkınlığı bulunan bir polimerdir. Bu çalışma, monomer POSS kullanarak eş dağılımlılığı artırmak adına ısıl ve ışıl polimerleşme yöntemleri ile önceki çalışmalarda karşılaşılan tıkanma sorununu çözmek amacıyla sisteme yağ fazı ilavesi bulunduran mikroreaksiyon sistemi önermektedir. Sistemlerin uygulanabilirliği COMSOL Multiphysics kullanılarak incelenmiş ve analizler sonucunda mikroreaktörlerin yeterince ısınabildiği ile karışıma elverdiği görülmüştür. Örneklerdeki yağın ortamdan uzaklaştırılması için ise bir son işlem prosedürü geliştirilmiştir. Ölçümler sonucunda mikrodamlacık ve mikronaltı parçacık oluşumu görülmüş ve bu parçacıkların boyut dağılımı MATLAB ile belirlenmiştir. Sistemde yağ kullanılması bir başka zorluğa sebebiyet verse de gelecek çalışma olarak heksan temelli malzeme ikamesi önerilmiştir.