Kimya Eğitim Sunusu DERS SORUMLUSU: PROF.DR.ĐNCĐ MORGĐL
GÜNLÜK YAŞAM OLAYI CĐNDiRELLA NIN PARLAK AYAKKABISI NĐYE KIRILMADI?
KĐMYA KONUSU ĐLE ĐLGĐSĐ YAPAY VE DOĞAL LĐFLER KONUSU ĐLE ĐLĐŞKĐLENDĐRĐRĐZ.
CĐNDRELLA HĐKAYESĐ ĐLE LĐFLER KONUSUNUN ANLATILMASI MOTĐVASYONU ARTIRACAKTIR.
ANLATILACAK KONULAR *DOĞAL VE YAPAY LĐFLER *KOMPOSĐTLER(GELECEĞĐN MALZEMELERĐ) TOPLAM SÜRE;3 DERS SAATĐ
POLĐMER LĐF DOĞAL LĐF YAPAY LĐF KOMPOSĐT MALZEMELER
KĐMYA KONUSU ĐLE ĐLGĐLĐ HEDEF VE DAVRANIŞLAR HEDEF1:LĐFLĐ YAPILARI KAVRAYABĐLME DAVRANIŞLAR: 1:LĐF NEDĐR VE POLĐMERLERLE ĐLĐŞKĐSĐ NEDĐR AÇIKLAR. 2:POLĐMERLER VE POLĐMERĐZASYONU AÇIKLAR. 3:LĐFĐ OLUŞTURAN YAPILARI AÇIKLAR. 4:LĐFĐN ĐÇ YAPISINI AÇIKLAR. 5:LĐFLĐ YAPILARI ELDE EDĐLĐŞ ŞEKĐLLERĐNE GÖRE DOĞAL VE YAPAY OLARAK SINIFLANDIRIR
HEDEF2: DOĞAL VE YAPAY LĐFLĐ YAPILARI KAVRAYABĐLME DAVRANIŞLAR: 1:DOĞAL LĐFLĐ YAPILARI AÇIKLAR VE ÖRNEKLER VERĐR. 2:YAPAY LĐFLĐ YAPILARI AÇIKLAR VE ÖRNEKLER VERĐR. 3:CAM LĐFĐ NEDĐR?NASIL VE NERELERDE KULLANILIR AÇIKLAR.
HEDEF3: KOMPOZĐT MALZEMELERĐ KAVRAYABĐLME DAVRANIŞLAR 1:GÜNÜMÜZDE KULLANILAN KOMPOZĐT MALZEMELERĐ VE KULLANIM ALANLARINI KAVRAYABĐLME 2: YENĐ TEKNOLOJĐDE KULLANILAN KOMPOSĐTLERĐ KAVRAR AÇIKLAR. 3:CAM, KARBON, POLĐMER LĐFĐ NEDĐR AÇIKLAR ÖRNEKLER VERĐR.
LĐFĐN YAPISI VE POLĐMERLER LĐF, HER TÜRLÜ MADDEYĐ OLUŞTURAN ĐNCE VE UZUN PARÇALAR, ĐPLĐKSĐ YAPILARDIR. BĐR ĐPLĐK ĐÇĐNDEKĐ PAMUK LĐFLERĐ, YALITIM AMACIYLA KULLANILAN CAM LĐFLERĐ VE KASLARIMIZI OLUŞTURAN KAS LĐFLERĐ BU TÜR MALZEMELERE ÖRNEK OLARAK VERĐLEBĐLĐR. SÖZCÜK ARAPÇA KÖKENLĐDĐR. PAMUK, KETEN GĐBĐ BĐTKĐLEREDEN ELDE EDĐLEN LĐFLER DOĞAL LĐFLER; CAM LĐFĐ VEYA CAM YÜNÜ GĐBĐ KĐMYASAL ĐŞLEMLER SONUCU ELDE EDĐLEN LĐFLER ĐSE YAPAY LĐFLER OLARAK ADLANDIRILIR.
LĐFLERĐN YAPISI OLGUN BĐR PAMUK LĐFĐ ÜÇ KISIMDAN OLUŞUR.BUNLAR, PRĐMER CĐDAR, SEKONDER CĐDAR VE MERKEZ KANALDIR. BUNLARIN HERBĐRĐ DEĞĐŞĐK YAPIYA SAHĐPTĐR.HATTA SEKONDER CĐDARIN MUHTELĐF KISIMLARININ YAPILARI DAHĐ BĐRBĐRĐNE BENZEMEZ. PRĐMAR CĐDAR BAŞTA SELÜLOZ OLMAK ÜZERE MUM VE PEKTĐN MADDELERĐNDEN ĐBARETTĐR. ÖZELLĐKLE MUM TABAKASI LĐFĐ DIŞ ETKENLERE KARŞI KORUR FAKAT SU VE BOYANIN LĐFE NUFÜZ ETMESĐNĐ ENGELLER. SEKONDER CĐDAR TAMAMEN SAF SELÜLOZDAN OLUŞMUŞTUR. BU CĐDARIN DIŞ KISMINDAKĐ SELÜLOZ MOLEKÜLLERĐ PRĐMAR CĐDARDAKĐNDEN DAHA PARLAK BĐR YAPIYA SAHĐPTĐR. BURADAKĐ FĐBRĐLLER HELEZONĐ ŞEKLĐNDE VE KABA YAPILIDIR. SEKONDER CĐDARIN EN KABA KISMI ORTASIDIR. LĐF AĞIRLIĞININ %90 NI BURASI TEŞKĐL EDER. BU BÖLGEDEKĐ SELÜLOZ MOLEKÜLLERĐ DĐĞER KATLARDAN DAHA KRĐSTAL VE FĐBRĐLLER BĐRBĐRĐNE DAHA PARALELDĐR. LĐFE ASIL SAĞLAMLIĞINI KAZANDIRAN ORTA KISIMDIR
LĐFĐN MERKEZĐ KANALINDA ĐSE ÇEKĐRDEK VE PROTOPLAZMA KALINTILARI BULUNUR. BUNLAR PĐGMENT, KÜL ŞEKER, ORGANĐK ASĐTLER VEDĐĞER MADDELERĐ ĐÇERĐRLER. MERKEZĐ KANAL, ELYAFIN SU VE BOYA EMMESĐNĐ KOLAYLAŞTIRIR. BU EMME ĐŞĐ LĐF YÜZEYĐNDEKĐ ÇOK KÜÇÜK DELĐKÇĐKLER SAYESĐNDE OLUR. EĞER SU VE BOYANIN ĐÇERDĐĞĐ KĐMYASAL MADDELER MERKEZĐ KANALDA FAZLA BĐRĐKĐR VE ORASINI TAMAMEN DOLDURUR YADA YÜZEYDEKĐ DELĐKLERĐ KAPATIRSA, LĐFĐN HEM KOPMA GÜCÜ HEMDE PARLAKLIĞI AZALIR. TARLADA VEYA AMBARDA FAZLA RUTUBET ALMIŞ ELYAFIN SAĞLAM OLMAMASININ SEBEPLERĐNDEN BĐRĐ DE BUDUR
POLĐMERLER VE POLĐMERĐZASYON POLĐMER NEDĐR? POLĐMERLER ÇOK SAYIDA MOLEKÜLÜN KĐMYASAL BAĞLARLA DÜZENLĐ BĐR ŞEKĐLDE BAĞLANARAK OLUŞTURDULARI YÜKSEK MOLEKÜL AĞIRLIKLI BĐLEŞĐKLERDĐR. POLĐ LATĐNCE BĐR SÖZCÜK OLUP ÇOK SAYIDA ANLAMINA GELĐR. POLĐMERLER MONOMER DENĐLEN BĐRĐMLERĐN BĐR ARAYA GELMESĐYLE OLUŞMAKTADIR. MONOMERLERĐN BĐRLEŞEREK POLĐMER OLUŞTURMA ĐŞLEMĐ POLĐMERĐZASYON OLARAK ADLANDIRILIR
BAZI POLĐMERLER ISITILDIĞINDA ĐNCELĐRLER, HAFĐFLERLER VE BAZI DURUMLARDA ERĐRLER. ERĐMĐŞ POLĐMERLER KALIP YA DA LĐF BĐÇĐMĐNE DÖNÜŞMEYE ZORLANABĐLĐR. POLĐMER SOĞUTULARAK KALIP ŞEKLĐNDE YA DA LĐF OLARAK TEKRAR KATILAŞACAKTIR. BU ŞEKĐLDE ERĐYEN POLĐMERLARĐN ADI THERMOPLASTĐK TĐR. POLĐMERLER ĐÇĐNDEKĐ HĐDROJEN BAĞLARI SELÜLOZ VE POLĐAMĐD ĐÇĐNDE BULUNUR. DĐPOL-DĐPOL BAĞLARI POLYESTERDE ÖNEMLĐDĐR. VAN DER WALLS BAĞLARI ĐSE POLĐPROPĐLEN LĐFLER ĐÇĐNDE OLUŞTURULAN MOLEKÜLLER ARASI GÜÇLERDĐR.
DOĞAL VE YAPAY LĐFLER DOĞAL LĐFLER DOĞADA MEYDANA GELMĐŞ VE TEKSTĐLDE KULLANABĐLEN HER TÜRLÜ MATERYAL BU SINIFA GĐRER. BĐTKĐSEL,HAYVANSAL, VE ANORGANĐK LĐFLER OLMAK ÜZERE ÜÇ SINIFA AYRILIRLAR. BĐTKĐSEL LĐFLER: YAPILARINDA %60-90 ORANINDA SELÜLOZ ĐÇERDĐKLERĐNDEN BUNLARA SELÜLOZĐK ELYAF DA DENĐR. BĐTKĐLERDEN ELDE EDĐLEN BU LĐFLER, BĐTKĐ ÜZERĐNDE BULUNDUKLARI YERLERE GÖRE AYRICA SINIFLANDIRILIRLAR. a)bđtkđ TOHUMUNDAN ELDE EDĐLEN ELYAF: PAMUK VE KAPOK b)bđtkđ GÖVDESĐNDEN ELDE EDĐLEN ELYAF: KETEN, KENEVĐR c)bđtkđ YAPRAĞINDAN ELDE EDĐLEN ELYAF: MANĐLA KENEVĐRĐ, YENĐ ZELLANDA KENVĐRĐ d)meyvadan ELDE EDĐLEN ELYAF:HĐNDĐSTAN CEVĐZĐNDEN KOKO ELYAFI
2.HAYVANSAL LĐFLER: KĐMYASAL OLARAK PROTEĐN YAPISINDA OLDUKLARINDAN PROTEĐN ELYAF OLARAK DA ĐSĐMLENDĐRĐLĐRLER. ĐKĐ ALT SINIFA AYRILIR: a)kil KÖKENLĐ (DERĐ ÜRÜNÜ ELYAF):KOYUNDAN YÜN, TĐFTĐK KEÇĐSĐNDEN ELDE EDĐLEN MOHER, KAŞMĐR, ANGORA, ALPAKA, DEVE TÜYÜ V.B b)salgi KÖKENLĐ ELYAF:ĐPEK BÖCEĞĐNDEN ELDE EDĐLEN ĐPEK HAYVANIN SALGISINDAN ELDE EDĐLĐR 3.DOĞAL ANORGANĐK ELYAF: DOĞADA BĐTKĐSEL VE HAYVANSAL KÖKENLĐ ORGANĐK YAPIDAKĐ LĐFLER DIŞINDA, AYRICA ANORGANĐK YAPIDA VE LĐF ŞEKLĐNDE KRĐSTAL YAPIYA SAHĐP MADDELER DE VARDIR. ASBEST VEYA AMYANT ADI VERĐLEN MATERYALLER BU SINFTADIRLAR.
SELÜLOZ Selüloz (C6H10O5), bitkilerde hücre yapısının büyük bir bölümünü oluşturan kâğıt, yapay ipek ve patlayıcı maddelerin yapımında kullanılan bir karbonhidrat. Selüloz bitkinin sert ve kuvvetli olmasını sağlar, otçul hayvanlar selülozu sindirebilirler bunun nedeni ise bağırsaklarında yaşayan simbiyot bakterileri, protozoa türleri ve odun yiyen bazı böcek türlerinin salgıladıkları selülaz enzimidir. Selüloz sanayide cmc adıyla seramik yapımında, boya üretiminde üstün filim yapıcılıgı sayesinde ekonomik oluşuylada tercihen kullanılmaktadır
YAPAY YAPILI LĐFLER YAPAY YAPILI LĐFLER KENDĐ ĐÇERĐSĐNDE ĐKĐ GRUBA AYRILIR. REJENERE VE SENTETĐK LĐFLER. SENTETĐK LĐFLER, KĐMYASAL REAKSĐYONLAR SONUCUNDA OLUŞAN ÇEŞĐTLĐ POLĐMERLERĐN ĐŞLENMESĐYLE ELDE EDĐLĐR. REJENERE LĐFLER ĐSE KURUCU POLĐMER DOĞAL BĐR KAYNAKTAN ELDE EDĐLĐR. HAMMADDESĐ GENELLĐKLE SELÜLOZ POLĐMERĐDĐR(ODUN HAMURU) VE KLASĐK LĐF ĐŞLEME EKĐPMANINDA ÇALIŞABĐLECEK LĐF ŞEKLĐNE DÖNÜŞTÜRMEK ĐÇĐN KĐMYASAL VE / VEYA FĐZĐKSEL ĐŞLEMLERE GĐRMESĐ GEREKĐR.
1. REJENERE LĐFLER: a)vđskon(rayon): RAYON OLARAK DA ADLANDIRILAN SELÜLOZĐK YAPILI, KAĞIT HAMURUNDAN ELDE EDĐLEN VĐSKON, KULLANIM ALANLARININ GENĐŞLĐĞĐYLE, EV DÖŞEMECĐLĐĞĐ VE HAZIR GĐYĐMDE POPÜLER BĐR LĐF HALĐNE GELMĐŞTĐR. KETEN BENZERĐ KUMAŞLARDA KULLANILIR
b)modal:avusturyali LENZĐNG FĐRMASI TARAFINDAN GELĐŞTĐRĐLEN VE SELÜLOZĐK ESASLI BĐR LĐF OLAN MODAL ĐPLĐK, TERLEMEYĐ ÖNLEDĐĞĐ ĐÇĐN GENELDE TENE YAKIN GĐYSĐLERDE ÖZELLĐKLE DE BLUEJEAN KUMAŞI DENĐM ĐLE EV TEKSĐTĐLNDE KULLANILIR. KISACASI MODAL, YUMUŞAK, CANLI, DAYANIKLI, BAKIM VE YIKANABĐLME KOLAYLIĞI, YÜKSEK NEM ALMA VE BIRAKMA ÖZELLĐKLERĐNE SAHĐP OLAN BĐR REJENERE LĐFTĐR.
c)asetat:ağaç KÜSPESĐNDEN VEYA PAMUK LĐNTERĐNDEN YAPILAN SELÜLOZĐK YAPILI ASETAT LĐFĐNĐN EN YAYGIN KULLANILDIĞI YERLER SĐGARA FĐLTRELERĐ VE EV DÖŞEMECĐLĐĞĐDĐR. ASETAT TEK BAŞINA, YAPAY VE DOĞAL LĐFLERLE KARIŞIM HALĐNDE KULLANILIR VE YUMUŞAK BĐR YAPIYA SAHĐPTĐR. BU YÜZDEN MODA TASARIMCILARI TARAFINDAN OLDUKÇA FAZLA TERCĐH EDĐLEN BĐR LĐFTĐR. Sigara filtresi
c)trđasetat:kullanim ALANLARI ELBĐSELER, ETEKLER, SPOR KIYAFETLER, ÖZELLĐKLE KIVRIM VE PĐLELERĐN YER ALDIĞI UYGULAMALAR d)lyocell:kullanim ALANLARI HAZIR GĐYĐM, SPOR GĐYĐM, CEKET, BLUZ, ETEK, TAKIM ELBĐSE, PANTOLON, MONT, KABAN
. SENTETĐK LĐFLER: a)polđamđd(naylon):tđcarđleştđrđlen ĐLK SENTETĐK LĐF POLĐAMĐD DĐR.(1939) EN ÇOK KULLANILAN ĐKĐ ÇEŞĐDĐ NAYLON 6.6 (POLĐHEKZAMETĐLEN ADĐPAMĐD) VE NAYLON 6 DIR(POLĐKAPROLAKTAM). LĐFĐN DĐKKAT ÇEKĐCĐ BĐR DAYANIKLILIĞI VE ÇOK ĐYĐ FĐZĐKSEL ÖZELLĐKLERĐ VARDIR.NAYLONUN ĐLK BAŞARISI 1940 LARDA BAYAN ÇORAPLARININ ÜRETĐLMESĐYLE ORTAYA ÇIKMIŞTIR.ANCAK, HEMEN ARDINDANABD NĐN 2. DÜNYA SAVAŞINA GĐRMESĐYLE DAHA ÇOK SAVAŞ MALZEMESĐ (PARAŞÜT, HALAT VB) ÜRETĐMĐNDE KULLANILMIŞTIR
b)aramđd:aramđd BĐR ÇEŞĐT POLĐAMĐD LĐFTĐR.ARAMĐDĐN KĐMYASAL YAPISI, AMĐD(-CO-NH-) LĐNKLERĐNĐN MĐNUMUM %85 Đ AROMATĐK HALKA ARASINA BAĞLANMIŞ SENTETĐK POLĐAMĐD ŞEKLĐNDEDĐR. ERĐME NOKTASI YOKTURVE TUTUŞABĐLĐRLĐĞĐ ÇOK AZDIR. KORUYUCU GĐYSĐ OLARAK, ĐTFAĐYE GÖREVLĐLERĐ, POLĐS VE SĐLAHLI KUVVETLERDE KULLANILIR.ÇELĐKTEN DAHA DAYANIKLI VE DAHA HAFĐF OLABĐLĐR. DENGELĐ KUMAŞLAR OLMASI NEDENĐYLE YELKENLER ARAMĐDTEN YAPILIR
c)polyester:polyester TERĐMĐ GENELLĐKLE PET OLARAK KISALTILAN POLĐETĐL TETRAFLORAT OLARAK BĐLĐNMEKTEDĐR.DÜNYA GENELĐNDE PET, HEM PLASTĐK HEM DE LĐF SEKTÖRÜNDE KULLANILAN EN ÖNEMLĐ MALZEMEDĐR. POLYESTER LĐF, YUMUŞAK VE PÜTÜRLÜ BĐR YÜZEYE SAHĐPTĐR. GÜÇLÜDÜR, ÇEKME VE AŞINMAYA KARŞI DĐRENÇLĐDĐR. ISI UYGULANDIĞINDA KIVRILMA ÖZELLĐĞĐ VARDIR.KĐMYASALLARA KARŞI DAYANIKLIDIR. %100 polyester
ELASTAN:DĐĞER ADI LYCRA OLAN THERMOPLASTĐK ELASTOMER ELASTAN %85 POLĐÜRETAN ĐÇERĐR. ELASTAN LĐFĐ HAFĐFTĐR VE YIRTILMADAN %500 ESNEYEBĐLĐR. TEKRAR AÇILABĐLĐR VE ORJĐNAL ÖZELLĐĞĐNĐ KORUR.KULLANIM ALANLARI T-SHĐRT, PANTOLON, MAYO, AEROBĐK GĐYSĐLERĐ, KAYAK PANTOLONU, TIBBĐ BANTLAR. CAM LĐFĐ:CAM EN ESKĐ VE ALIŞILMIŞ ŞEKĐLDE KULLANILAN LĐFTĐR. ĐZOLASYON, ATEŞE DAYANIKLI KUMAŞLAR, BANYO VE DENĐZCĐLĐK MALZEMELERĐ, VE TABĐKĐ SON YILLARDA ĐLETĐŞĐM ENDÜSTRĐSĐNDE OPTĐK KALĐTE CAM FĐLAMANLARI OLARAK KULLANILIR. CAM LĐF, YAPAY VE ANORGANĐK YAPIDA OLAN BĐR LĐFTĐR. CAM LĐFĐN KANSOREJEN VE ĐNSAN SAĞLIĞINA ZARARLI OLDUĞU SÖYLENMEKTEDĐR. YAPISI, ĐNCE CAM FĐLAMANLARI OLARAK DÜŞÜNÜLECEK OLURSA, AÇIK TENE DEĞECEK OLURSA AŞIRI BĐR KAŞINTI VE ACI HĐSSĐ VERĐR
KOMPOSĐT MALZEMELER Malzeme bilimcilerin üzerinde yoğun biçimde çalıştıklar kompozitler,giderek artan çeşitleri ve değişik uygulamaları ile günlük yaşantımıza girmiş durumdalar. Uzun yıllar önce, Güney ve Orta Amerika'da yaşayan insanlar, modern basketbol gibi birçok oyunda kullandıkları topları, eldiven ve çizme gibi giyecekleri üretmek için doğal kauçuk kullanıyorlardı. (Doğal bir polimer olan kauçuk, poliizopren olarak da adlandırılır). (POLĐĐZOPREN) (doğal kauçuk)
HĐÇ KAUÇUK BĐR YAĞMURLUK GĐYDĐNĐZ MĐ? Eğer kauçuk eldiven giydiyseniz, kauçuktan yapılan bir yağmurluğun gerçekten de çok rahat olmayacağını tahmin edebilirsiniz. Bu durumun farkına varan Charles Macintosh 19. yüzyılın ortalarında parlak bir fikir üretti. Đki tabaka pamuk dokuma aldı ve bunları doğal kauçuğa tutturarak üç tabakalı bir malzeme hazırladı. Bilindiği gibi pamuk, doğal bir polimer olan selüloz yapısındadır. Gerçekten de bu şekilde iyi bir yağmurluk üretilmiş oldu.kauçuk su geçirmezliğini sağlarken,pamuk tabakaları da yağmurluğu rahatlıkla giyilebilecek bir hale getirdi.yağmurluk, "kompozit" olarak adlandırılan malzeme grubuna verilebilecek örneklerden yalnızca biri ve niçin bu tür malzemelere ihtiyaç duyulduğunu da güzelce açıklıyor. Amaç, iki bileşenin istenilen özelliklerine sahip bir malzeme elde etmek. Yukarıdaki uygulamada kauçuğun suya dirençli oluşu ile pamuğun konforluluk özelliği birleştirilmiş ve böylece amaca uygun bir malzeme elde edilmiştir.
Konuşma dilimizde «lastik» diye adlandırdığımız şey, ham maddesi tropikal ağaçlardan elde edilen bitkisel bir üründür. Bu ağaçlardan Brezilya kauçuk ağacı (Hevea brasiliensis) adı verilen bir çeşidi ticari önem taşır. Brezilya'nın Amazan bölgesi ormanlarına has bir bitki olan bu ağaç, sonraları Uzak Doğu'ya da götürülmüş, iklim şartları aynı olan bu bölgelerde de kolaylıkla üretilmiştir. 20-30 m. boyunda, yuvarlak gövdeli, yaprakları tepesinde kümelenmiş Brezilya kauçuk ağacı, humus'u bol yaş topraklarda yetişir. Kauçuğun elde edilmesine, ilk olarak Brezilya'da başlanmıştır. 19 uncu yüzyıl başlarında yıllık üretim 30 tondu. Bugün ise sentetik yollarla elde edilen 1 milyon ton suni kauçuk dışında Dünya doğal kauçuk üretimi yılda 3 milyon tonu bulur. Yüzyıla yakın bir süreden beri kauçuk üretimi, teknik ve endüstri alanındaki gelişmelerle birlikte yürümüş, bunların ilerlemesine yeni bir hamle vermiştir. Esnekliği, aşınmaya dayanıklılığı, su geçirmezliği kauçuğu, modern endüstrinin özellikle mekanik ulaştırma tekniğinin en gözde maddelerinden biri durumuna getirmiştir
Kompozitlerin Yapısı Kompozitler temelde bir sürekli ve bir de süreksiz olmak üzere iki fazdan oluşurlar. Sürekli faz "matris", süreksiz faz ise "güçlendirici" (reinforcement) olarak adlandırılır. Güçlendirici faz lif ya da parçacık halinde olabilir. Lif türünün en yaygın örnekleri cam, karbon veya polimer lifleridir. Parçacık türü için mika ve talk örnek olarak verilebilir. Matris ise çoğunlukla epoksi reçine, poliester/stiren sistemleri veya poliimid türü bir polimerdir
Güçlendirici Faz Lifler Lif ile güçlendirilmiş kompozitlerin en çok kullanılanı Fiberglass'dır. Bunun matrisi, poliester'in stiren monomeri ile reaksiyona girmesi sonucu oluşan çapraz-bağlı bir reçinedir. Lifleri ise camdır. Poliester-stiren karışımı önceden belirlenmiş miktardaki cam lifin üzerine dökülür, polimerleşme reaksiyonu sonucu karışım sertleşir ve kompozit malzeme elde edilir. Fiberglass, çelikten daha dayanıklı, fakat çok daha hafiftir. Fiberglass'daki lifler tek bir yönde dizilmemiş olup, karışık şekilde yerleşmişlerdir. Tüm lifler aynı yönde dizilerek daha dayanıklı kompozitler hazırlanabilir. Yönlendirilmiş lifler kompozitlere ilginç özellikler katarlar.kompozit, liflerin yönünde çekildiğinde çok dayanıklıdır, fakat lif yönüne dik bir açı ile çekildiğinde o kadar dayanıklı olmadığı görülür. Bazen kullanılan malzeme yalnızca bir yönde gerilim altında kalacağından tek yönde dayanıklı malzemelere ihtiyaç vardır. Fakat çoğu zaman da birden fazla yönde dayanıklı kompozitlere ihtiyaç duyulur. Bu durum liflerin dokunmasıyla sağlanır.
Matris Matris, kompozitin temelini oluşturur ve lifleri bir arada tutarak kompozitin sıkışmaya karşı dayanımını arttırır. Kullanım yerine bağlı olarak farklı matrisler seçilir. Fazla para harcamak istenmediğinde sıradan özelliklere sahip ucuz matrisler tercih edilir. Poliester/ stiren sistemleri bu tür matrisler olup günlük uygulamalar için yeterlidirler. Örneğin Chevrolet Corvette marka otomobil gövdeleri cam liflerle güçlendirilmiş poliester/stiren kompozitlerden hazırlanır. Ancak bu tür matrislerin bazı dezavantajları da mevcuttur. Isıyla sertleştirildiklerinde büzüşürler, suyu emerler ve sıkışma dayanımları düşüktür. Ayrıca kimyasal dirençleri de iyi değildir. Bir diğer ucuz sistem vinil ester reçinesidir. Vinil ester reçineleri, poliester-stiren sistemiyle karşılaştırıldığında bazı avantajlara sahiptir. Çok fazla su emmezler ve kimyasal dirençleri daha yüksektir. Yapısındaki hidroksil gruplarından dolayı cama kolaylıkla bağlanırlar. Cam lifler kullanıldığında bu durum avantaj sağlar. Fakat ne vinil ester, ne de doymamış poliester-stiren sistemi yüksek sıcaklık uygulamaları için uygun değildir.yüksek sıcaklıklarda, epoksi reçineleri gibi matrisleri kullanmamız gerekir. Bunlar 160 C'a kadar olan sıcaklıklarda kullanılabilirler. Ancak 160 C gerçek anlamda çok yüksek bir sıcaklık değildir. Poliimid'ler yüksek sıcaklığa daha dirençlidirler, fakat yapılarını bozacak kadar su emerler. Polibenzoksazol sıcaklığa dirençli bir diğer yapıdır, ancak lifllenmesi hemen hemen imkansızdır. Bazı araştırmacılar ise tüm hidrokarbonları yüksek sıcaklığa dayanım açısından incelemektedirler.
Cam Lifler: Cam lifler, plastik malzemeleri güçlendirmek için kullanılan en yaygın malzemedir. Bu başarısı, uygun fiyatı (yaklaşık olarak plastiğinkiyle aynı) ve istenilen özellikler arasındaki mükemmel dengenin sonucudur. "Cam" terimi, inorganik camların geniş bir grubunu ifade etmek için kullanılır. Hepsi, silika (SiO2) temellidir, fakat az miktarda diğer inorganik oksitleri de içerirler. Çok çeşitli bileşimleri mevcuttur ve her biri bir kod harfiyle gösterilir. Plastiklerde en çok kullanılan lif, E-camıdır. Bileşimi; %54 silika, %17.5 kalsiyum oksit, %14 alüminyumoksit, %8 bor oksit ve %4.5 magnezyum oksit'den oluşur. Değişlik bileşime ve özelliğe sahip karışımlar, değişik reçeteler ile elde edilir. Örneğin, S-camı yüksek dayanıma sahiptir. C-camı ise su ve asitlere dirençlidir. Cam lifler, erimiş camın yüksek hızlarda, çok sayıda delik (100-1000 aras ) içeren platin bir levha üzerinden geçirilmesiyle elde edilir. Elde edilen uzun lifler yüksek hızda döndürülerek camsı geçiş sıcaklığı civarında soğuyup katılaşırlar. Uygulamalarda cam liflerin aşağıdaki iki özelliği avantaj sağlar: 1) Camın yumuşama noktası yaklaşık 850 C' dır, bu nedenle yüksek sıcaklıklara dirençlidir. 2)Görünür ışığa karşı şeffaftır, böylelikle kompozit matrisin rengini alır. Camın, kolaylıkla kırılabilirliğine rağmen bir kuvvetlendirici olarak kullanılması garip karşılanabilir.ancak cam, lif haline geldiğinde farklı özellik gösterir. Cam lifler dayanıklı ve esnektirler. Cinderella'nın cam ayakkabıları da kırılmadığına göre muhtemelen cam lifle güçlendirilmiş kompozit malzemeydi. Bazı uygulamalar için cam lifler yeterince dayanım sağlamayabilirler.çok fazla gerilim altında kalan bazı malzemeler için uçak parçalarında olduğu gibi yüksek kaliteli liflere ihtiyaç vardır. Fiyat önemli olmadığında, çok pahalı olan karbon ya da polimer lifler kullanılabilir.
Karbon Lifler: Karbon lifler genellikle poliakrilonitril'in (PAN), 1000-1500 C'da karbonlaştırılması (havasız ortamda ısıtılması) ile üretilir. Karbon liflerin uygulamadaki avantajları; boyutsal açıdan kararlı oluşları, kimyasal inertlikleri nedeniyle neme ve pek çok kimyasala direnç göstermeleri ve elektriksel/ısısal iletkenliklerinin yüksek oluşudur. Karbon liflerin kullanıcı açısından en önemli dezavantajı ise siyah renginden dolayı kompozit renginin istenilen şekilde korunamamasıdır. Diğer bir dezavantaj olarak yüksek maliyet söylenebilir.
Polimer Lifler: Polimer lifler diğer polimerleri güçlendirmek için yeterince sert ve sağlam değildirler. Yalnızca aramid lifler ve ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (PE) lifler üstün mekanik özellikleri nedeniyle diğerlerinden ayrılırlar. "Aramid", aromatik liflerin genel adıdır. Ticari adı ise Kevlar'dır. Kevlar kompozitleri yüksek dayanım ve sertlikleri, hasar ve yorulma dirençleri nedeniyle çok kullanılırlar. Spektra ticari adıyla piyasada bulunan PE lifler ise karbon liflerden ve Kevlar'dan daha dayanıklı ve serttir. Tüm lifler mükemmellik açısından karşılaştırıldığında karbon'un en iyi olduğu, onu Kevlar'ın ve ardından camın izlediği söylenebilir
Chevrolet Corvette marka otomobil gövdeleri cam liflerle güçlendirilmiş poliester/stiren kompozitlerden hazırlanır.
Kompozit Malzemelerin Kullanımları Kompozit malzemelerin başarılı uygulamalarından biri yarış kayıkları, yani kano'lardır. Kano'nun yapı malzemesi,epoksi reçinesi içerisine yerleştirilmiş Kevlar ve karbon liflerden oluşmuştur. Her üç bileşenin de önemli rolü vardır. Epoksi reçinesi ekonomik bir yapı malzemesi olmasının yanısıra, suda mükemmel korozyon direnci ve hafifliği nedeniyle tercih edilir. Kevlar ve karbon lifler ise sağlamlık ve rijitliği sağlarlar. Böylelikle üretilen kano, hızlıdır, rahatlıkla manevra yapabilir ve hafiftir.
Bir diğer uygulama, karbon liflerle güçlendirilmiş naylon tenis raketidir.matris olarak naylon (diğer adıyla poliamid 66) seçilmesinin iki nedeni vardır. Birincisi enjeksiyon kalıplama yöntemiyle seri üretiminin ekonomik biçimde yapılabilmesi; ikincisi ise düşük yoğunluğu nedeniyle hafif oluşudur. Karbon lifler 0,1-1 mm uzunluğunda olup, istenilen dayanım ve sertliği sağlamak için uygundurlar. Böylelikle üretilen raket saatte 75 km hızla çarpan toptan zarar görmeyecek derecede sağlamdır.
Üçüncü bir uygulama ise kauçuk otomobil lastiğidir. Lastiğin yan cidarları esnek olmalı, bükülmelerde deforme olmamalı ve ani yükleri karşılayabilmelidir.saf kauçuktan üretilen bir lastik bu istekleri karşılayamayacağından güçlendirilmesi gerekmektedir.güçlendirme, yapıya katılan karbon karası ve poliester lifler ile sağlanır.poliester lifler yerine çelik lifler de kullanılabilir.
Tıpta ortapedi ve dental alanda kullanımları sık görülür Kompozit malzemelerin en yaygın kullanıldığı alanlardan biri de tıp'dır. Özellikle sert doku implantı olarak ortopedide ve dişçilik uygulamalarında çeşitli kompozit malzemeler kullanılmaktadır. Ortopedide kırık kemik onarımı için iç ve dış bağlantı sistemi olarak, kemik plakası şeklinde, çivi, çubuk formunda, eklem ve kemik yenilemelerinde,kemik çimentosu olarak hazırlanan kompozitler mevcuttur.bu malzemeler genelde biyo uyumlu kollajen lifler ile güçlendirilmiş epoksi matris, karbon yada poliamid lifler ile güçlendirilmifl polilaktik asit, poliglikolik asit, cam ile güçlendirilmiş poliüretan, kollajen liflerle güçlendirilmiş ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen şeklindedir.
Diş hekimliğinde ise diş dolgusu olarak kompozit reçineler, diş destek materyali olarak kollajen lif ile güçlendirilmiş epoksi reçinesi kullanılmaktadır. Ayrıca ortodontik teller;cam lif ile güçlendirilmiş naylon, polipropilen, polimetilmetakrilattan imal edilirler. Köprü olarak ise düşük maliyeti ve kolay hazırlanabilmesi gibi özelliklerinden dolayı kollajen, cam ya da Kevlar lifler ile güçlendirilmiş polimetilmetakrilat kompozitler kullanılır.özellikle son 40 yıldır diş hekimleri kompozit dolgu maddeleri üzerinde çalışmaya başlamışlardır ve bunlar beyaz dolgu olarak adlandırılmıştır. Bu yapı genel olarak camsı reçine ve plastik dolgu maddelerinden hazırlanır. Bu tür dolgu malzemelerini kullanan diş hekimleri kompozit rengiyle diş rengini eşleyerek, klasik amalgam (civa temelli) dolguya nazaran estetik açıdan önemli gelişme kaydetmişlerdir. Kompozitler konusunda dünyanın her yerinde yoğun araştırma ve gelştirme faaliyetleri devam etmektedir.
ÖĞRENME VE ÖĞRETME TEKNĐKLERĐ 1)ROL YAPMA YÖNTEMĐ Sınıfın yarısına doğal lif yarısına yapay lif olma rolü verilir.herkes tek tek kendini tanıtır ve özelliklerinden bahseder ve böylece konu yaşanarak yani hissedilerek daha iyi kavranmış olur. 2)VIZILTI GRUPLARI OLUŞTURMA Vızıltı grupları doğal ve yapay liflerinin günlük hayatımızdaki yerini tartışırlar.komposit malzemelerin önemini tartışırlar ve bu şekilde yaklaşık 20 dk süren bir tartışma sonunda konu daha iyi kavranır. 3)GEZĐ-GÖZLEM Yakında komposit maddelerle liflerle ilgili gezilebilecek fabrikalar varsa gezi düzenlenebilir. 4)BEYĐN FIRTINASI Konu anlatımından önce öğrencilere cindirella nın ayakkabısının niye kırıldığı konusunda bir beyin fırtınası yapılır.
HAZIRLAYAN :ÖZGE TÜRKER