Nano-fiber yapılı sepiyolitin hazırlanması ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ile boyut tayini
Özet
Sepiyolit, mikrofiber yapılı ve yüksek yüzey alanına sahip doğal bir kil mineralidir. Yüksek yüzey alanı, lifsi yapısı, porozitesi, kristal morfolojisi ve kompozisyonu, yüzey aktivitesi, düşük konsantrasyonlarda yüksek viskoziteli duraylı süspansiyonlar oluşturma gibi sıra dışı özellikleri mevcuttur. Sepiyolitin yapısı, ısıl işlemlere, asitle muameleye ve ayrıca uygulanabilecek mekaniksel işlemlere karşı hassasiyeti sayesinde mineralin sahip olduğu sorptif, katalitik ve reolojik özellik gibi en faydalı özelliklerini değiştirmek mümkün olabilir. Sepiyoliti oluşturan lif demetleri suda bir mekanik karıştırıcı kullanılarak dağıtılırsa, bir ağ yapı içerisinde parçacık iç ve dış yüzeyleri artan lifler daha fazla su adsorplama ve parçacıklar arasında daha fazla su tutulmasını sağlayarak viskozitenin artırılmasına yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada yapılan viskozite ölçümlerine göre; 21000 rpm hızda yüksek hızlı bir mekanik karıştırıcıda 3 dakika boyunca işleme tabi tutularak hazırlanan pülp ile 5 rpm spindle hızında ölçülen en yüksek görünür viskozite olarak 9600 cP elde edilmiştir. Karıştırma hızının düşmesi ile viskozite değerleri düşmektedir. Artan süreler ise kritik bir eşiğe kadar viskozite değerini artırdıktan sonra düşürmektedir. Nano boyutlara kadar serbestleşmesi beklenen sepiyolitin, birim liflere ayrılmasını teyit etmek ve bu ölçekte boyutlarının belirlenebilmesi nano ölçekli malzeme hazırlanabilmesi için önemli bir aşamadır. Bu nedenle daha önce smektit tipi killerle gerçekleştirilen Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) çalışmalarına paralel olarak inceleme gerçekleştirilmiştir. Sepiyolit için AFM inceleme numunesi hazırlama yöntemi belirlenmiş ve ortalama olarak en iyi viskoziteyi veren pülpteki lif boyutları 249*29*1127 nm (genişlik*yükseklik*uzunluk) olarak tespit edilmiştir. Alınan görüntülerde 3 dakika mekanik dağıtma öncesinde liflerin demetler halinde olduğu, sonrasında sepiyolit liflerinin kırılarak parçalanmakta olduğu görülmüştür. Bu kırık lifler, boyutlarının küçüklüğü nedeniyle rastgele bir ağ yapı içerisinde kendilerine yer bulamayarak viskoziteyi düşürmeye neden olmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Sepiyolit, mekanik dağıtma, AFM ile boyut tayini.
Tam Metin: PDF