Teos bazlı fiberlerin elektroeğirme yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu

Son yıllarda nanoteknoloji ve malzeme mühendisliği alanlarında yaşanan hızlı gelişmeler, özellikle lifli yapıların üstün mekanik, termal ve kimyasal özellikleri sayesinde bu malzemelere yönelik ilgiyi önemli ölçüde artırmıştır. Özellikle nanofiber yapılar, yüksek özgül yüzey alanı, düşük çap aralığı ve yönlendirilebilir morfolojik yapıları sayesinde birçok ileri teknoloji uygulamasında kritik rol oynamaktadır. Enerji depolama sistemlerinden biyomedikal cihazlara, çevresel filtrasyon çözümlerinden sensör teknolojilerine kadar geniş bir yelpazede kullanılan bu yapılar, aynı zamanda hafiflik, geçirgenlik ve işlevselleştirilebilirlik gibi avantajlar da sunmaktadır. Bu bağlamda, fiber üretimi için yaygın olarak tercih edilen öncül maddelerden biri olan tetraetil ortosilikat (TEOS), sahip olduğu kimyasal stabilite, yüksek sıcaklık dayanımı, çevresel inertlik ve poroz yapı oluşturabilme kabiliyeti ile dikkat çekmektedir. Bu tez çalışmasında, taşıyıcı polimer katkısı içermeyen TEOS bazlı çözeltilerden elektroeğirme yöntemiyle nanofiber üretimi gerçekleştirilmiş; hem katkısız saf TEOS fiberler hem de Nikel-Manganez-Kobalt (NMC) katkılı TEOS fiberler hazırlanarak karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Hazırlanan çözeltiler, 80°C'de ısıl işlemle viskozite açısından elektroeğirme için uygun hâle getirilmiş ve ardından farklı voltaj ve akış hızı parametreleri altında fiber üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu süreçte polimer katkısı olmaksızın da nanofiber üretiminin başarılı bir şekilde gerçekleştirilebildiği deneysel olarak ortaya konmuştur. Yapılan Taramalı Elektrson Mikroskobu (SEM) analizleri, üretim parametrelerinin fiber morfolojisi üzerinde doğrudan etkili olduğunu göstermiştir. NMC katkısı fiber çaplarını belirli oranda artırsa da, uygun parametrelerde yapısal homojenliğin sağlandığı belirlenmiştir. Elementel analizlerde, saf TEOS fiberlerin temel olarak Si ve O içerdiği, NMC katkılı fiberlerde ise Ni, Mn ve Co elementlerinin başarıyla fiber yapısına entegre edildiği saptanmıştır. X Işını Kırınımı (XRD) sonuçlarına göre saf TEOS fiberler amorf karakter sergilerken, NMC katkısıyla birlikte zayıf kristal faz oluşumlarının başladığı görülmüştür. Termal analizler, her iki fiber grubunun da yüksek sıcaklık stabilitesi sunduğunu ortaya koymuştur. Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) sonuçları, saf TEOS fiberlerin ideal bir dielektrik karaktere sahip olduğunu ve elektriksel iletkenlik göstermediğini doğrulamıştır. Buna karşılık NMC katkılı TEOS fiberler, sınırlı da olsa iletkenlik başlangıcı göstermiş; bu da bu yapıların hibrit elektrot sistemlerinde veya fonksiyonel destek katmanlarında kullanılabileceğini göstermektedir. Bu bağlamda, NMC katkılı TEOS fiberlerin enerji depolama sistemleri için umut vadeden bir yapı sunduğu sonucuna ulaşılmıştır