Çevreye zarar veren petrol ve petrol bazlı sentetik ürünler yerine doğal ve çevre dostu ürünler üretmek ve tüketmek giderek daha popüler hale gelmektedir. Bitki elyaf takviyeli polimer kompozitler ise malzeme olarak hafif olmaları ve çevreye karşı etkilerinin düşük olması ile birlikte diğer sentetik elyaflara karşı iyi bir alternatif olmaktadır. Çevresel özellikleri, düşük karbon emisyonları, düşük maliyet, düşük yoğunluk, bol bulunabilirlik, biyo-yenilenebilirlik ve hafiflikleri ile kompozit bilimine en heyecan ve umut verici araştırma konularından biri olmaktadır. Düşük enerji tüketimi ile birlikte birçok endüstriyel sektörde kullanım alanı bulunmaktadır. İnşaat, havacılık, balistik, otomotiv, rüzgar enerjisi bu sektörlerden bazılarıdır. Hafif olmaları, mekanik mukavemetleri ve sert olmaları, güçlü korozyon dirençleri ile endüstriyel sektörlerde güvenilir bir tercih olmaktadırlar.
Bitkisel Elyaf Takviyeli Kompozitler Nasıl Özelliklere Sahiptirler ve Bunu Nasıl Elde Ederler?
Bitkisel elyaf takviyeli kompozitler üstün bükülme, darbeye ve her türlü hava koşullarına dayanıklıdırlar. Bitkisel elyafların bu özelliklere sahip olabilmelerinin bir sebebi bitki lifleri ve polimer matrisi arasında arayüzey bağının optimize olmasıdır. İki yüzeyin birbiriyle reaksiyona girdiği, temas ettiği yer fiber matris arayüzüdür. Bitkisel elyaf takviyeli kompozitlerin mekanik özellikleri, bu fiber ve matris arayüzünde gerçekleşen mekanik kilitleme, fiziksel ve kimyasal bağlanma gibi özelliklerle gerçekleşmektedir. Tabii ki bazı özellikler bu bitki lifinin üretimini ve tüketimini zorlaştırmaktadır. Bunlar; bitki lifinin homojen olmayan yapısı, çok çeşitli lif kalitesinin olması, hidrofilik özellik, düşük mekanik özellikler, uyumsuzluk, su alma davranışları, hidrofobik polimerin matriste toplanması, sentetik ürünlere karşı zayıf termal stabiliteye sahip olmasıdır.
Doğal hidrofilik bitki lifleri, çeşitli hidrofobik polimerlerle uyumsuz bir yapıya sahiptirler. Bitki lifinde bulunan pektin ve mumsu yapı, polar olmayan polimer matriks ile kenetlenmede bariyer görevi görürken, aynı zamanda bitki lifindeki hidroksil gruplarının fazlılığı, matriks ile işlevsel reaksiyonu engelleyebilir. Bu sebeple, bitki lifi ve hidrofobik polimer matrisinin yüzey özelliklerini değiştirmek, üstün arayüzey bağı oluşturmak için büyük bir öneme sahip olmaktadır. Böylece lignoselülozik moleküller ile hidrokarbon bazlı polimerler arasındaki uyumsuzluğu azaltmak için çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemler denenmektedir. Bitkisel lifler arasında bulunan ahşap ve onunla birlikte uyumsuzluğa sahip olan plastik kompozit (WPC), toksik kimyasallar kullanılmadan dayanıklılık elde etmek için umut verici yeşil bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Bu WPC’ler otomotiv, inşaat, elektronik, denizcilik ve havacılık gibi birçok endüstride kullanım imkanı bulunmaktadır.
Bitki Liflerinin Kaynakları Nelerdir? Hangi Özelliklere Sahiptirler?
3 Adet doğal lif bulunmaktadır. Bitki lifleri, hayvansal lifler ve mineral lifler. Bunlardan kompozit için en tercih edilen saksı, yaprak ve meyve gibi bitki lifleridir. Bitki lifleri ise uygulamaya göre tekrardan sınıflandırılmaktadır.
- Sak lifleri, bu sistem kapsamında lif için özel olarak yetiştirilen bitki grubu.
- Meyve-hindistancevizi üretimi gibi başka amaçları bulunan bitkilerde yan ürün olarak lif elde edilmesi.
Kompozitlerde sentetik lif yerine sak lifleri tercih edilmesi bu bitki liflerinin düşük yoğunkuğa, düşük enerjiye, düşük maliyete ve en önemlisi yüksek mekanik performansa sahip olmasıdır.
Bitki Lifinde Kullanılan Bitkiler Nelerdir?
Kenevir, jüt, abaka, ananas yaprağı, sisal, muz, ısırgan otu, rami, hindistan cevizi ve kenaf, hafif polimer kompozitler üretmek için yaygın olarak kullanılan ideal bitkilerdir. Otomotiv sektöründe kenevir, kenaf, keten, sisal, jüt ve diğer sak lifleri tercih edilirken, inşaat ve yapı sektöründe ahşap ve plastik kompozit tercih edilmektedir.
Kaynak
Akter, M., Uddin, M. H., & Anik, H. R. (2024). Plant fiber-reinforced polymer composites: a review on modification, fabrication, properties, and applications. Polymer Bulletin, 81(1), 1-85.
