Mimari yapılar için çevre dostu kompozit malzemelerin geliştirilmesi

Yapı malzemelerinin gerek ticari olarak gerekse insan ve çevre sağlığı açısından etkileri mimari uygulamalarda oldukça önemlidir. İklim değişikliği sorunuyla beraber yapıların zamana ve çevresel etkilere karşı dayanımlarının arttırılması için teknolojik gelişmelerle birlikte yeni, üstün nitelikli kompozit malzemeler geliştirilmektedir. Nanoteknoloji ve inşaat sektöründeki gelişmeler sayesinde çeşitli akıllı malzemeler üretilebilmektedir. Bu sayede yapı malzemelerine kendini yenileyebilme, antibakteriyel özellik ve hidrofilik-hidrofobik özellikler sergileme, mukavemet artışı ve çevresel etkilere karşı direnç kazanma gibi önemli özellikler yüklenebilmektedir. Tıp ve sağlık alanında kullanımıyla öne çıkan biyouyumlu bir malzeme olan hidroksiapatitin (HA), su arıtımı ve fotokatalitik kaplama gibi uygulamalarda kullanımı da mevcuttur. HA, gösterdiği üstün hidrofilik özellikleri sayesinde kendini temizleyebilen leke ve aşınmalara karşı dayanıklı yapı malzemeleri üretiminde kompozit ve kaplama olarak kullanılmaktadır. Bor karbür (B4C) ise üstün mukavemet, aşınma direnci ve fotokatalizör etkinlik gibi özellikler sergileyen önemli bir nanomalzemedir. Farklı konsantrasyonlardaki bor karbürün hidroksiapatit ile homojen karışımları oluşturularak çeşitli oranlarda bağlayıcı ilavesi ile preslenip çeşitli sıcaklıklarında sinterlenmesi ile kompozitler üretilmiştir. Bu sayede yapıya uzun ömür, biyouyumluluk özellikleri kazandırarak insan ve çevre sağlığına zarar vermeyen, çevresel etkilere karşı dirençli yeni HA-B4C kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. Üretilen kompozit numunelerin fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri çeşitli analizler ile incelenmiştir. Moleküler seviyede bir reaksiyonun gerçekleşmesine dayalı sol-jel kimyasal sentez yöntemi ile nano boyutta saf HA üretimi gerçekleştirilmiştir. Öğütülmüş B4C tozlarının sol-jel yöntemi ile sentezlenmiş HA ile solüsyon ortamında bağlayıcı ilavesi ile mekanik olarak homojen karıştırılması ile nanokompozit tozlar üretilmiştir. Kompozit tozlar, farklı analizler için preslenerek çeşitli sıcaklıklarda (800 °C, 950 °C ve 1100 °C) sinterlenmiştir. Saf HA ve %10 ve %20 oranında B4C katkılı HA olarak üretilen ve çeşitli sıcaklıklarda sinterlenen kompozitler fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak çeşitli analizler yoluyla karakterize edilmiştir. Numunelerin mekanik özellikleri mikrosertlik ve basma testi; morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleme tekniği; hidrofilik-hidrofobik yüzey özellikleri temas açısı ölçümü; kimyasal özellikleri, X-ışını kırınımı analizi ve EDX element analizi ve biyolojik olarak antibakteriyel özellikleri iki farklı bakteri türüne (Gram negatif: Escherichia coli ve Gram pozitif: Staphylococcus aureus) karşı disk-difüzyon yöntemi ile test edilmiştir. Araştırma sonuçları HA-B4C kompozitlerin artan B4C konsantrasyonu ile antibakteriyel ilaç kontrolünden daha fazla miktarda üstün antibakteriyel etkinlik sergilediğini göstermiştir. HA-B4C kompozitler süperhidrofilik özellikler göstermiştir ve bunun kendi kendini temizleyen yüzey özellikleri sağlayacağı öngörülmektedir. Yapılara uzun ömür, biyouyumluluk özellikleri kazandırarak insan ve çevre sağlığına zarar vermeyen çevresel etkilere karşı dirençli yeni HA-B4C kompozitlerin toz halde çeşitli reçineler içerisine entegre edilerek kaplama olarak kullanım amacına hizmet edebileceği gibi kompozit yapı elemanı olarak da yeni nesil mimari yapılarda ve çeşitli diğer uygulamalarda kullanım potansiyeli olabileceği düşünülmektedir.