Prof. Dr. Önder Pekcan – Araştırma Alanı

Project Description

Polimer molekülü genelde bir sürü karbon atomunun dizildiği bir ‘’belkemiği’’ inden meydana gelir ve en genelde bu karbonlara hidrojenler bağlanmıştır. Bu polimer zincirleri katı fazdayken bir tencere içersindeki spagetti görünümündedir.  Bu Polimer katı, belli bir sıcaklığın üstünde ısıtılırsa bel kemiği hareket etmeye başlar.  Bu sıcaklığa ‘’ camsı geçiş ‘’ sıcaklığı denir.  Bu sıcaklığın altında, polimer katı bir cam gibi serttir.  Bu sıcaklığın üstünde ise polimer lastiksi yapıdadır.  Polimer katı daha da ısıtılır ise akar ama ne kadar ısıtılırsa ısıtılsın buharlaşamaz. Polimer molekülü camsı sıcaklık üstündeki sıcaklıklarda, bel kemiğini ileri geri hareket ettirerek bir sürüngen gibi hareket eder.  Bu hareket her tarafa uçuşan küçük moleküllerin hareketine hiç benzemez.  Nobel ödüllü de Gennes’in modeline gore; polimer zinciri, diğer polimer zincirlerinin, onun yana doğru hareketini engellemesi sonucu oluşturduğu hipotetik bir tüpün içindeki bir yılana benzer.Polimer zinciri bu tüpün içinde keyfi olarak ileri ve geri hareket ederek, tüpü baş ve uç noktalarından terk etmeye başlar.  Belli bir süre sonra baş ve uçtaki küçük zincirler büyür ve sonunda bütün zincir tüpü terk eder ve başka bir tüp oluşturur.  Böylece bu dev moleküller ,camsı sıcaklığın üstündeki sıcaklıklarda polimer katının içerisinde gezintiye çıkarlar.

Günlük yaşantımızda; örneğin fotokopi mürekebinin, kağıdın üzerine yapışıp ısıl işleme tabi olduğu zaman süresi içinde de bu hareketler oluşur.  Otomobil kaportasının boyanması sırasında da polimer zincirleri yine bu sürüngen hareketi yaparlar. Bu uygulamalarda, polimer zincirler micron veya nano metre büyüklüğündeki küreler içersinde bulunurlar ve bu küreler su veya organik çözücülerde dağıtılabililer. Daha sonra çözücü buharlaşmaya bırakılırsa, küreler sıkı paketlenerek film oluştururlar. Eğer kuruma sıcaklığı, Tk camsı geçiş sıcaklığından,Tg  büyük ise bu küreler polihedronlar oluştururlar.  Eğer Tk, Tg den küçük ise polimer küreler bir toz film oluşturur.  Her iki durumda da oluşan bu ilkel filimler tavlanırsa polimer küreler kaybolur.  Yani polihedron ara kesitlerde polimer zincirler geçiş yaparak sınırları yok ederler.  Toz filimde ise tavlama sonucu, ilk önce katı polimer akarak boşlukları doldurur.  Sonra tavlama sıcaklığı daha da arttırılırsa polimer zincirler sürünerek arakesitleri geçerler. Sonuç olarak sınırlar kaybolur ve mükemmel, dayanıklı bir film, yani kaplama oluşur. Geçirmeli Elektron Mikroskop’u, küçük açılı nötron saçılma ve zaman çözümlü floresans teknikleri kullanılarak, polimer zincirlerin difüzyon katsayıları  (10-11-10-15 cm2s-1) ve zincir bel kemiğinin hareketi için gerekli enerji (30-100 kcalmol-1) tayin edilebilir. Bu değerlerin bilinmesinde akademik olduğu kadar endüstriyel talepler de fazladır. Örneğin püskürtmeden sonra kaportanın ne kadar tavlanacağı veya polimerin molekül ağırlığının ne olması gerektiği yukarıdaki parametrelerin bir ölçüsüdür. Aynı şekilde dayanıklı bir fotokopi filminin ihtiyacı olan parametriler de bu yöntemlerle tayin edilebilir.