1. GİRİŞ
Nanoteknoloji yaklaşık 40 yıldan bu yana bilinen bir kavramdır. Bu kavram gerçek dünyada uygulanabilir
olan, atom ve molekül seviyesinde gerçekleşen tüm faaliyetleri kapsamaktadır[1]. Nanoteknoloji temelde
farklı malzemelerin boyutlarının nanometre ölçeğine indirilmesi sonucunda malzeme özelliklerinin
etkileyici bir biçimde değişmesi ile elde edilen teknolojileri içermektedir [2].
Nano ölçekteki malzemelerin yüzey davranışı, kütlesel malzemelerin yüzey davranışlarına göre farklılık
göstermektedir. [1] Malzeme boyutu 100 nanometreden daha küçük boyuta indiğinde, nano malzemeler
kütlesel halde olan malzemelere göre toplam hacim açısından çok yüksek oranda yüzeye sahip
olmaktadırlar. Örneğin, üç-beş nanometre büyüklüğündeki partiküllerde malzemeyi oluşturan, atomların
üçte biri yüzey atomları olabilmekte, insan saçı inceliğindeki bir malzemede ise yüzeyde bulunan partikül
oranı son derece düşük seviyede kalmaktadır. Bu özellik sebebiyle, üç-beş nanometre aralığında olan
nanoparçacıklar (NP), katıdan çok gaz parçacıkları halinde bulunmaktadır. Yüzey alanın geniş olması,
partikül ve nanoparçacıkların birbirleriyle olan etkileşimlerini değiştirebilmekte, böylece,
nanoparçacıkların kullanımı ile malzemelerin sertliği, ağırlığı, kimyasal ve termal davranışı gibi
özellikleri değişebilmektedir [3]. Nanoteknoloji ile ürünlere eşsiz ve yeni özellikler kazandırılabilmekte,
yeni malzeme özellikleri ile yeni kullanım potansiyelleri, ekonomik kazanç olanakları ortaya çıkmaktadır.
Bu yönü ile nano teknoloji bilim adamları, araştırmacılar ve sanayicilerin ilgisini çeken, yenilikler vaat
eden önemli bir teknoloji olarak kabul görmektedir.
Malzeme özellikleri üzerinde yenilik ve iyileştirmeler sağlayan nano teknoloji tekstil malzemeleri için de
önemli yenilikler vaat etmektedir. Bu teknoloji ile tekstil malzemelerine bir çok orijinal özellik
kazandırabileceği ve kazandırılan bu özelliklerin geleneksel yöntemlerle kazandırılan özelliklere göre
daha uzun ömürlü ve daha verimli olacağı yönünde çok çeşitli bulgular ortaya konmuş, başarılı ürün
örnekleri geliştirilmiştir. Lifli yapısı nedeni ile tekstil yüzeyleri oldukça geniş yüzey alanlarına sahip
yapılardır. Geniş yüzey alanlarının nano ölçekte partiküller ile kaplanarak yüzey özelliklerinin
geliştirilmesi son derece pratik bir uygulama olarak kabul görmektedir. Nanoteknolojinin tekstil ürünleri
için son derece uygun olmasının bir diğer nedeni ise nanoparçacıkların yüksek bir yüzey alanı-hacim
oranına ve yüksek yüzey enerjisine sahip parçacıklar olması sayesinde kumaşlara tutunma yeteneklerinin
oldukça iyi olmasıdır [4]. Böylece tekstil yüzeylerine uygulanan kaplama işlemlerinin çoğunda görülen
düşük yıkama ve kullanım dayanımı dezavantajı nano teknoloji ile iyileştirilebilmekte, nanoteknolojinin
tekstil endüstrisinde kullanılma eğilimi gitgide artmaktadır.
Nanoteknoloji tekstilde ilk kez ABD menşeli Burlington Industries‟in bir yan kuruluşu olan Nano-Tex
tarafından kullanılmıştır. Daha sonra bir çok tekstil firması bu teknolojinin geliştirilmesi için araştırmalar
yapmış ve tekstil yüzeylerine UV koruma (kalkanlama), antimikrobiyellik, kendi kendini temizleme, su
ve kir iticilik, kırışma dayanımı, anti statiklik, güç tutuşurluk gibi bir çok özellik nanoteknoloji
kullanılarak kazandırılmıştır [1].
2. TEKSTĠLDE KENDĠ KENDĠNĠ TEMĠZLEME
Tekstil yüzeylerinin kendi kendini temizleme özelliğine sahip ürünler olarak üretilmesi çevrenin
korunmasına katkı, enerjiden ve zamandan tasarruf ve dolayısıyla da yüksek katma değer oluşmasına
imkan sağlayacağı için araştırmacıların ve sanayicilerin son yıllarda oldukça yoğun bir şekilde üzerinde
çalıştığı bir konudur. Bu özelliklere sahip tekstillerin üretimi için yüzey modifikasyonu yapılması
gerekmektedir. Tekstil yüzeylerinin nano boyutlarda maddeler içeren çok ince bir film ile modifikasyonu
sonucu kendi kendini temizleme özelliğine sahip yüzeyler elde edilmektedir. Bu çalışmalarda kullanılan
kaplama malzemeleri iki temel karakterdedir. Birincisi lotus (nilüfer) yaprağı etkisi olarak adlandırılan
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
37
etkinin elde edilmesini sağlayan, doğadan esinlenilerek geliştirilmiş olan süper hidrofob film kaplamalar,
diğeri ise UV ışınların olduğu bir ortamda yüzeydeki organik moleküllerin reaktif oksijen türleri (ROS)
oluşumu vasıtasıyla yok edilmesi reaksiyonunun katalizörü olan fotokatalitik (FK) kaplamalardır [5].
2.1 Lotus Efekti
Kendi kendini temizleyen tekstiller fikri, suyu ve kiri iterek kendi kendini temizleme yeteneği ile tanınan
nilüfer (lotus) bitkisinden esinlenilerek geliştirilmiştir. Doğa, kendi kendini temizleyen yüzeylerde süper
itici özellik geliştirerek temel fizik ve temel kimya kurallarının başarılı bir uygulamasını
gerçekleştirmiştir. „„Lotus yaprakları‟‟ kendi kendini temizleyen yüzeylerin en iyi örneğidir [6,7]. Lotus
yaprakları mikro çıkıntıları ve hidrofob balmumu kaplamaları sayesinde olağan dışı bir su iticiliğe ve
kendilerini lekesiz tutma yeteneğine sahiplerdir [8].
Lotus etkisi, mikro yapıdaki hidrofob yüzeyler ile elde edilmekte, birçok farklı bitkilerde
görülebilmektedir. Yüzeylerde hidrofillik veya hidrofobluk özelliği su damlasının yüzey ile arasında
oluşturduğu temas açısı ile belirlenebilir. Pürüzsüz yüzeylerde temas açısı en fazla 110° iken, mikron
çapında pürüzlü olan yüzeylerde temas açısı 170° civarına kadar ulaşmakta ve yüzey süper hidrofob
özellikte olmaktadır. Bu tür durumlarda suyun adhezyonu için gerekli alan minimize olmakta ve damla ile
her bir pürüz tepeciği arasında hava hapsolmaktadır [7]. Lotus yapraklarının yüzeyine bu şartı sağlayacak
şekilde oldukça yüksek bir temas açısıyla tutunmaya çalışan su damlacıkları da hafif bir meyil açısıyla
yuvarlanıp yüzeyden uzaklaşmaktadırlar [9]. Partikül ve pürüzlü yüzey arasındaki temas alanı minimize
olmakta ve yaprak yüzeyi üzerinde yuvarlanan su damlasına kirler tutunabilmektedir. Büyüklük ve
kimyasal yapıdan bağımsız olarak, tüm kirler süper hidrofob yüzey üzerinden az miktardaki su damlası ile
uzaklaştırılabilmektedir [7]. Şekil 1 ve Şekil 2‟de lotus yaprağı üzerindeki kirin uzaklaşmasının sırasıyla
şematik ve mikroskobik (SEM) görüntüsü verilmiştir [7].
ġekil 1. Süper hidrofob yüzey üzerinden
damla ve kirin uzaklaştırılması
ġekil 2. Lotus yaprağı üzerinde kirin
uzaklaşması (SEM görüntüsü)
Süper hidrofob yüzeylerin yapay olarak yapılması için düşük yüzey enerjili malzemeler ve yüksek
pürüzlülük ile kombinasyonu gerekmektedir. Süper hidrofob film eldesi için silis NP, karbon nanotüp ve
çeşitli polimerler kullanılabilmektedir.
2.2 FOTOKATALĠTĠK ETKĠ
Fotokatalitik etki ile yüzey temizleme prensibi ilk olarak 1969 yılında Japon araştırmacı Fujishima‟nın
Honda-Fujishima etkisi olarak bilinen çalışması ile açıklanmış, prensibin kullanımına yönelik
uygulamalar ve yeni araştırmalar son yirmi yıl içinde artarak devam etmiştir. Bu prensip ile ortamdaki
kötü kokular, sudaki zararlı bileşikler, bakteriler, nikotin, toksinler, is tabakaları, azotlu kükürtlü
bileşikler ve hatta virüsler gibi her türlü organik kirleticiler temizlenebilmektedir [10]. Süper hidrofob
filmlerden farklı olarak bu yöntemde, kirler ortamdan uzaklaştırılmak yerine tamamen yok edilmektedir
[5].
2.2.1 Fotokatalitik Temizleme Mekanizması
Fotokataliz kelimesi ışıkla ilgili manasına gelen foto ve bir maddenin kimyasal bir tepkimede reaktiflerin
kimyasal dönüşüm hızlarını, tepkime sonunda kendisi etkilenmeden ve eksilmeden, değiştirmesi prosesi
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50 Fonksiyonel Tekstiller III: Tekstil yüzeylerinde Fotokatalitik Etki …
38
manasına gelen kataliz kelimelerinin bir araya gelmesinden oluşan bir bileşik kelimedir. Kataliz prosesini
gerçekleştiren madde katalizör olarak isimlendirilmekte olup katalizörler bir reaksiyonun hızını,
reaksiyonun başlaması için gerekli olan aktivasyon enerjisini düşürerek arttırmaktadırlar. Bu temel
tanımlamalardan yola çıkılarak elde edilecek genel bir ifade ile fotokataliz tepkimesi, kimyasal bir
tepkimenin hızını değiştirecek fakat kendi hiç harcanmadan ve değişmeden kalacak olan katalizörün aktif
hale geçmesi için güneş ışığını kullanan bir tepkimedir [4].
Fotokataliz, termodinamik olarak mümkün ancak kinetik hızı çok düşük bir tepkimenin fotonlar
tarafından sağlanan enerjinin reaktiflere aktarılması yoluyla hızlandırılması işlemi olarak da
tanımlanabilmektedir. Fotokatalitik tepkimeler gaz ya da sıvı fazda katalizör tarafından üretilen serbest
radikal tepkimeleridir ve birçok redoks tepkimesi fotokatalitik yöntemle gerçekleştirilebilir. Fotokimyasal
tepkimeler genellikle oda sıcaklığı ve atmosferik basınçta gerçekleşebildikleri, şekil seçici olmamaları
nedeniyle birçok farklı reaktifin oksitlenme, indirgenme tepkimesini gerçekleştirebilmeleri, dışarıdan ısı
enerjisine gerek duymamaları nedeniyle oldukça önemli avantajlar sağlamaktadır. Ayrıca, sürdürülebilir
enerji formlarından biri olan güneş enerjisinin kullanılıyor olması nedeni ile konu ile ilgili çalışmaların
sayısı giderek artmaktadır [11]. Fotokatalist olarak yarı iletkenler ve metal karışımlar
kullanılabilmektedir. Uygulamada fotokatalizör olarak en çok kullanılan yarı iletken madde TiO2 olup,
GaP, GaAs, CdS, SrTi3 ve ZnO, Fe2O3, WO3 gibi diğer yarı iletken maddeler de fotokatalizör olarak
kullanılmaktadır [12].
Işığın soğurulması, bir fotokatalitik tepkime sisteminin ilk adımı olup bant aralığı enerjisinden daha
yüksek enerjiye sahip, genellikle UV dalga boyundaki fotonların malzeme tarafından soğurulması olarak
açıklanabilir. Foton enerjisinin soğurulması sonucunda birer yarı iletken olan metal oksitlerin (MO)
Valens bandında bulunan elektronlar, iletim bandına geçerek malzeme yüzeyinde elektron/boşluk (e‾/h+)
çiftlerinin oluşmasına neden olmaktadırlar [11].
ġekil 3. TiO2 molekülünün ışık altında fotokatalitik tepkimesi
Şekil 3. „de görüldüğü gibi fotokatalitik reaksiyon sırasında TiO2 bant boşluğuna denk ışığa maruz
kaldığında foto uyarılma gerçekleşmektedir. Bunun sonucunda oluşan elektron ve boşluklar arasında
farklı davranışlar görülebilmektedir. Şekil üzerinde a, b, c ve d harfleri ile işaretlenmiş yollarda aşağıdaki
reaksiyonlar görülmektedir:
a-elektron- boşluk rekombinasyonu oluşabilir,
b-yarı iletkenin kütle reaksiyonu içinde elektron - boşluk rekombinasyonu oluşabilir,
c-elektron alıcısı A ışık etkisi ile oluşmuş elektronlar tarafından indirgenebilir,
d- elektron vericisi D ışık etkisi ile oluşturulmuş boşluklar tarafından yükseltgenebilir [13].
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
39
Denklem 1 „de metal oksit (MO) partikülü ile güneş ışığının (hv) etkileşime girmesi sonucu metal oksit
molekülü içinde Valens banttan iletken banta bir atlama olduğu gösterilmektedir.
MO + hv ⇒ MO (h+ - e‾) [1]
Metallerde valens ve iletim bandı arasında süreklilik olduğundan elektron ve boşluklar oldukça kısa bir
sürede tekrar birleşirler (Şekil 3). Ancak, yarı metaller ya da yarı iletkenlerde elektron ve boşluklar
kristalit yüzeyine kadar difüzyon ile aktarılabilir, yüzeyde soğurulmuş ve denge derişimlerinde bulunan
su (H2O), oksijen (O2) gibi moleküllerle etkileşime girerek tutuklanırlar (Şekil 4). Tutuklanma
tepkimeleri sırasında elektronlar (e‾) elektron akseptörü (alıcı) ile boşluklar (h+) ise elektron donorları
(verici) ile sahip oldukları yükle uyumlu olarak tepkimeye girerler. Sistematik olarak incelemek gerekirse
yüzeye ulasan boşluk (h+) yüzeyde soğurulmuş halde bulunan su ve hidroksi (OH‾) yapıları tarafından
tutuklanır (denklem 2 ve 3), yani bu yapılardan elektron alarak hidroksi (•OH) radikalinin açığa çıkmasını
sağlar. Bu tepkime sonucunda açığa çıkan hidroksi radikalleri oldukça aktif olup yüzeyde soğurulmuş
diğer kimyasallarla bir çok tepkimeye yol açmaktadır.
H2 OH O + h+→ OH + H+ [2]
OH‾ + h+→ •OH [3]
Benzer şekilde yüzeye difüzyon yoluyla ulaşan elektronlar özellikle çok verimli bir elektron tutuklama
ajanı olan ve ortamda serbest bulunan moleküler oksijenle birleşerek süper oksijen (O2
‾•) radikalini
oluşturmaktadırlar. (denklem 4). Benzer şekilde boşlukların su ile tutuklanması sonucunda oluşan
protonlar (H+) elektronlarla tepkimeye girerek peroksi radikallerinin ve hidrojen peroksitin üretilmesini
sağlanmaktadırlar (denklem 5 ve 6) .
O2 + e‾ → •O2‾ [4]
H+ + O2‾• → HO2• [5]
2 HO2• → H2O2 + O2 [6]
ġekil 4. Yarı iletken tanecik üzerinde foto kimyasal elektron-boşluk (e‾/h+) tepkimeleri. [11]
Süper oksijen, peroksi radikalleri ve hidrojen peroksit çok yüksek oksidasyon potansiyeline sahiptir. Bu
nedenle, boşluk birleşmesi sonucunda açığa çıkan hidroksi (HO2•) radikalleri ve hidrojen peroksit ile bir
dizi tepkime meydana gelir. Bu tepkimeler sonucunda da hidroksi ve peroksi radikalleri üretilir (denklem
7- 10).
•O2
‾ + HO2• → HO2
‾ + O2 [7]
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50 Fonksiyonel Tekstiller III: Tekstil yüzeylerinde Fotokatalitik Etki …
40
HO2
‾ + H+ → H2O2 [8]
H2O2 + e‾ → •OH + OH‾ [9]
H2O2 + •O2‾ → OH + OH‾ + O2 [10]
Özetlemek gerekirse; boşluk ve elektronların yüzeyde bulunan su ve oksijen molekülleri ile tutuklanma
tepkimeleri sonucunda süper oksijen (•O2‾), hidroksi (•OH) ve peroksi (HO2•) radikalleri üretilir.
Böylelikle üretilen radikallerin fotokatalitik redoks tepkimelerini gerçekleştirmesi için gerekli olan
adımlar tamamlanmış olur [11].
2.2.2 Fotokatalitik Özellikteki Malzemeler ve Özellikleri
Fotokatalitik etki ile kendi kendini temizleme işleminin en iyi şekilde gerçekleştirilebilmesi için seçilen
fotokatalizörlerin bazı kriterleri sağlaması veya sağlar hale getirilmesi gerekmektedir. Öncelikle daha iyi
verim için, seçilecek madde kütlesel maddelere göre daha fazla verim elde edilebildiği kanıtlanmış olan
nano ölçekli maddeler olmalıdır. Nano malzemeler oldukça reaktif olan yüksek gerilimli yüzey atomları
nedeni ile gelişmiş katalitik özelliklere sahiptirler. Nano ölçekli parçacıkların kullanımı ile birim alandaki
parçacık sayısı önemli ölçüde artmaktadır. Nanoteknoloji uygulamalarında kullanılan nanoparçacıkların
optimum ölçüde olması FK aktiviteyi maksimum seviyeye çıkarmaktadır[14].
Literatürde titanyum dioksit, TiO2, çinko oksit, ZnO, kadmiyum sülfit (CdS) ve tungsten oksitin (WO3)
de içlerinde bulunduğu bir çok yarı iletkenin foto katalizör olarak kullanıldığı görülmüştür [14]. Bu yarı
iletkenlerin bir redoks reaksiyonunu başlatabilmesi için valens ve iletken bantları arasındaki (band
boşluğu) enerjiden daha büyük bir enerjiye sahip ışıkla uyarılmaları gerekmektedir. Özellikle Şekil 5„te
gösterildiği gibi oldukça geniş (3.0eV-3.2eV) bant boşluğu enerjisine sahip olan TiO2, güneş ışınlarındaki
UV ışınları vasıtasıyla güçlü bir redoks reaksiyonunu katalizleyebilmektedir [14].
ġekil 5. Çeşitli fotoaktif yarı iletkenlerin enerji yapıları
UV ışınlardan daha yüksek dalga boyuna sahip fotonlar ise soğurularak ısıya dönüşmektedir. Şekil 6‟da
UV ışınların ve diğer ışınların dalga boyları gösterilmiştir.
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
41
ġekil 6. Elektromanyetik spektrum, [15]
Elektron-boşluk çiftlerinin elde edilmesi için gerekli olan en düşük enerji yarı iletkenin bant boşluğuna
eşdeğer olan enerjidir. Tablo 1„de yaygın olarak kullanılan yarı iletkenler ve bant boşlukları verilmiştir.
Herhangi bir fotokatalitik tepkime için ortamda bulunan en yüksek gün ışığı akısı büyük bölümü görünür
ve kızılötesi ışığa sahip toplam ışık gücünün (1300 W/m2) yaklaşık binde biridir. Bu nedenle, yarı iletken
esaslı metal oksit katalizörlerin bant boşluklarının görünür bölgeye çekilmesi (kırmızıya kaydırılması)
oldukça önem taşımaktadır. Daha kolay bulunabilmesi ve toksik özellik göstermemesi nedeniyle üzerinde
en çok çalışılmış yarı iletken metal oksit titanyum dioksittir. Ayrıca Tablo 1‟den görüleceği gibi yaygın
yarı iletken metal oksitler içinde bant boşluğu en çok görünür ışığa yakın olan metal oksit titanyum
dioksitir [11]. Aynı bant boşluğuna sahip bir diğer yarı iletken çeşidi olan ZnO ile ilgili çalışmalar son
derece sınırlı kalmıştır [15].
Tablo 1. Bazı metal oksit yarı iletkenler ve bant boşlukları
Metal Oksit Bant BoĢluğu (ΔEb) Dalga Boyu (- nm)
TiO2 (anatas) 3,2 388
TiO2 (rutil) 3,0 413
SnO2 3,6 338
ZnO 3,4 363
Fe2O3 2,3 539
2.2.2.1 Titanyum Dioksit
TiO2 FK etki ile kendi kendini temizleme fonksiyonuna sahip yüzeyler elde etme amaçlı çalışmalarda en
çok kullanılan fotokatalizördür. Çünkü; güçlü oksitleme yeteneğine sahip boşluklara ve yüksek redoks
seçiciliğe sahiptir [4]. Temin edilmesi ve laboratuarda üretimi kolaydır [4]. Ayrıca ucuzdur, zehirsizdir ve
yüksek sıcaklığa ve UV‟ye maruz kaldığında kimyasal olarak oldukça kararlıdır [4,16] TiO2‟nin kendi
kendini temizleme alanında kullanılmasına ait ilk çalışmanın sudaki TiO2‟li siyanürün ayrıştırma yeteneği
araştırılması amacı ile yapılan denemeler olduğu ifade edilmektedir. Bu çalışmanın sonucunda TiO2‟in
FK çevresel arıtmada yararlı olacağı belirlenmiştir [17].
TiO2 diğer tüm metal oksitler gibi kendi bant boşluğundan daha yüksek bir enerjiye sahip ışığa maruz
kaldığı zaman foto katalizör özellik göstermektedir. Tepkime sırasında valens bandındaki elektronlar
iletken banda sıçramakta ve foto katalizörün yüzeyinde elektron/boşluk çiftleri oluşmaktadır.
Elektronların çevredeki oksijenle birleşerek oluşturdukları O2
‾ ve boşlukların çevredeki su molekülleri ile
birleşerek oluşturdukları OH‾ radikalleri, TiO2 kaplı yüzeye temas eden herhangi bir organik molekülü
karbondioksit (CO2) ve suya (H2O) dönüştürmektedir. Titanyum dioksit bu sırada sadece katalizör rolü
oynadığı için asla tükenmemekte ve Şekil 7‟de görüldüğü gibi görevini tekrar ve tekrar yapmaktadır [6].
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50 Fonksiyonel Tekstiller III: Tekstil yüzeylerinde Fotokatalitik Etki …
42
ġekil 7. TiO2 ile kaplanmış bir kumaşın üzerindeki kir moleküllerinin güneş ışığı yardımı ile yok edilmesi
TiO2 hem kristal hem amorf formda oluşabilmektedir[18]. Kristal olmayan formdaki TiO2 FK olarak
aktif değildir.18 Kristal form anatas, rutil ve brokit olmak üzere başlıca üç fazda oluşmaktadır [4,19] .
Brokit fazı FK özelliğe sahip değildir [11]. Rutil fazının bant boşluğu enerjisi 3.0 eV, anatas fazının bant
boşluğu enerjisi 3.2 eV‟dir. Anatas fazı rutil fazdan daha yüksek bant enerjisine sahip olmasına rağmen
birçok tepkimede rutil fazdan daha yüksek fotokatalitik etkinlik göstermektedir [4,11,19]. Hem anatas
hem rutil faz yalnızca UV ışınlarını absorbe etmektedir. Bununla beraber, rutil fazı görünür dalga boyuna
biraz daha yakın ışınları da absorblayabilmektedir [4].
2.2.2.2 Çinko oksit
ZnO eşsiz fotokatalitik, elektriksel, elektronik, dermatolojik ve antibakteriyel özellikleri nedeni ile çok
farklı alanlarda kullanılabilmektedir. Fotokatalitik reaksiyonlarda kullanılmasının sebebi direk elektron
bant boşluğunun 3.37 eV olması ve yüksek bağlama enerjisine sahip olmasıdır [14].
Akira Fujishima‟nın 1960‟ların sonlarında ışığa tepki verecek oksit yarı iletkenlerle su arıtımı üzerine
yaptığı bir çalışma ZnO‟nun kendi kendini temizleme için kullanıldığı bilinen ilk çalışmadır. ZnO kir
moleküllerinin yok edilmesinde, havadaki oksijen moleküllerin iyonlaşmasını sağlayan elektronları temin
ederek bir katalizör olarak görev yapmaktadır. Elektronlar fotoelektrik yardımı ile ZnO‟ten ayrılmakta ve
böylece temizleme işlemi başlatılmaktadır. Bu elektronlar daha sonra kir molekülleri ile tepkimeye
girecek olan oksijen atomları ile tepkimeye girmektedirler [14].
Gupta vd. yaptıkları bir çalışmada TiO2 NP‟leri ile kaplı kumaşın ZnO NP‟leri ile kaplı kumaşa göre daha
iyi FK aktivite gösterdikleri sonucunu elde etmişlerdir [20].
2.2.3 Doping İşlemi İle Fotokatalitik Malzemelere Yeni Özellik Kazandırılması
Yarı iletken malzemelerin FK etkinliklerinde kristal yapısı, tanecik büyüklüğü, gibi yapısal özelliklerin
yanı sıra diğer metaller ve metal iyonlarında olduğu gibi safsızlıklar ve dopingleyicilerin de etkisi çok
önemlidir. TiO2‟in de hem kendi kendini temizlemede hem de antibakteriyellikte çok iyi olmasına rağmen
bazı zayıf yönleri bulunmaktadır. Bunların en önemlisi güneş ışığının absorbe edebildiği kısmının
çoğunun UV bölge sınırlarında olmasıdır [5]. Bir diğeri ise üzerindeki yüksek elektron boşluk
rekombinasyonu hızıdır. Bu problemler TiO2‟nin FK yeteneğini sınırlandırmaktadır [21]. Bu sınırlamayı
aşmak için son zamanlarda bir çok çalışma yapılmaktadır. Bunlardan biri TiO2‟nin görünür dalga
boyundaki güneş ışığındaki fotoaktivitesini artırma çalışmasıdır. Bu amaçla soy metal, geçiş metali ve
lantanit metal bileşikleri ve azot, flor, kükürt, karbon gibi ametaller ile dopingleme yöntemiyle yüzey
modifikasyonu denemeleri yapılmıştır [22]. Bu elementler TiO2 „in absorbans özelliğinin görünür dalga
boyunda gerçekleşmesini sağlayarak FK etkinliğinin artmasına yardımcı olmaktadır [5]. Geçiş metalleri
ile dopingleme işlemi TiO2‟yi renklendirmekte [23], ve özellikle soy metallerle dopingleme sonucunda
NP‟lerde yük ayrışması ve takiben elektron transferi sağlandığı için hem UV hem de görünür ışıkta FK
aktivite gelişmektedir [22].
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
43
Metal oksit yarı iletken malzemeler üzerinde çok ince tanecikler halinde yayılmış Au3+, Ag+1, Nb3+, V2+,
Pt4+, ve Pd2+ v.b. gibi metal iyonları Schottky etkisi ile elektron/boşluk kapanları olarak işlev görmekte,
yük çiftlerinin tekrar birleşme olasılığını azaltmakta ve böylece FK verimin arttırılmasında önemli rol
oynamaktadırlar. Ancak metal dopantların yarı iletken malzeme üzerinde küçük tanecikler halinde
yeterince yayılmaması durumunda ise mükemmel tutuklanma merkezleri haline gelerek FK etkinliğinin
tamamen ortadan kalkmasına neden olabilmektedirler. Bu nedenle, dopingleyici olarak kullanılacak
metal ve metal iyonlarının yarı iletken üzerinde çok iyi yayılması gerekmektedir [11].
Sun vd., manganez (Mn) ile dopinglenmiş ZnO ile kaplamanın boyanmış polyester (PES) kumaşların
renklerinin solmasına etkisini araştırdıkları bir çalışmada, bir geçiş metali olan Mn ile yapılan
dopinglemenin ZnO‟nun FK etkinliğini azalttığını gözlemlemişler ve bunun sebeplerini araştırmışlardır.
Sonuçta bir fotoaktif malzemenin bir geçiş metali ile dopinglenmesi ile dopingleyici metal iyonlarının
metal oksidin molekül yapısına yerleşebildiği ve böyle bir yerleşimde bu iyonların UV radyasyon ile
oluşan elektron ve pozitif yüklü boşlukların parçacık yüzeyine ulaşmadan ve ROS üretmeden önce
yeniden birleşmelerini sağlayarak fotoaktivitelerini azalttığı ifade edilmiştir [24].
3. YÜZEYLERĠN NANOPARÇACIKLARLA KAPLANMASI
Tekstillere farklı özellikler kazandırmak için uygulanan geleneksel tekstil bitim işlemleri yıkama ve
kullanım sırasındaki aşınma nedeni ile kalıcılık açısından çeşitli sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle
tekstil bilimcilerin ve araştırmacıların hem kazandırılan mevcut fonksiyonların kalıcılığını artırmak hem
de orijinal fonksiyonlara sahip ürünler üretmek için yürüttüğü çalışmalarda NP‟lerin üretiminde büyük
ilerlemeler kaydedilmesi ve üretilen parçacıkların tekstil üretiminde kullanılmasının yollarının bulunması
ile birlikte oldukça tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda NP‟lerin
kumaşlara aplike edilmesi ile kendi kendini temizleme fonksiyonuna sahip tekstillerin üretilmesinin de
mümkün olabileceği görülmüştür. Aplikasyonu gerçekleştirmek için ise en çok tercih edilen metodun
kaplama metodu olduğu ve NP‟lerle yapılan kaplamaların tekstil malzemelerinin tutum, mukavemet, hava
geçirgenliği gibi fiziksel ve mekanik özelliklerini kayda değer bir şekilde etkilemediği çeşitli çalışmalarla
ortaya konmuştur.
3.1 Kaplama Metotları
Günümüzde TiO2 NP‟lerinin çeşitli yüzeylere kaplanması için, sprey kaplama, sol-gel bazlı hidrotermal
kaplama sistemleri, spin kaplama, kimyasal buhar kaplama (Chemical Vapour Deposition, CVD), atomik
tabakada biriktirme gibi çok çeşitli kaplama teknikleri geliştirilmiştir [25]. Kaplama teknikleri NP‟in
yüzeylerdeki morfolojik, elektronik, yapısal ve optik özelliklerini etkilemekte dolayısı ile filmlerin
aktivitesi de bu değişimler ile değişebilmektedir.
Kaplama nanoparçacıkların tekstillere uygulanmasında yaygın bir yoldur. Kumaşların kaplanmasında
püskürtme, transfer baskı ve fularlama gibi bilinen tekstil kaplama metodları kullanılabilir. Fularlama
metodu bunlardan en çok kullanılanıdır. Bu metotta nanoparçacıklar uygun basınç ve hıza ayarlanmış bir
fulardın kullanımı ile kumaşa emdirilir ve ardından kurutma ve fiksaj işlemleri yapılır [5, 11,14,17-
20,24,29-38].
Yüzey kaplama işleminin etkinliğini arttırmak amacı ile yüzeylere kaplanacak metal oksit NP‟lerinin
liflerle bağlanmasını kolaylaştırıcı ön işlemler kullanılmaktadır. Bu amaçla yaygın biçimde kullanılan
yöntemler arasında yüzey bağlayıcılığını arttıran çeşitli kimyasalların kullanımı ve plazma işlemi vardır.
Binder olarak kullanılan kimyasallar arasında reçine [39], succinic asit [18,34], 1,2,3-propantrikarboksilik
asit ve 1,2,3,4-bütantetrakarboksilik asit [40], succinic anhidrit [34], Corona Discharge Metodu [27, 41],
2,3-epoxipropiltrimetilamonyum klorit (EP3MAC) [40], SiO2 [31] ve akrilik [42] bulunmaktadır.
Kullanılan bazı plazma metotları ise radyo frekans-RF plazma [37,43-45], micro wave, MW plazma [37,
45, 46], UVC (ultra viyole C ışınları) plazma [37, 44-46] ve Düşük Sıcaklıklı Plazma [20] „dır.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50 Fonksiyonel Tekstiller III: Tekstil yüzeylerinde Fotokatalitik Etki …
44
3.2.2 Konuyla İlgili Çalışmalar
Kathirvelu [4] vd. homojen faz reaksyionları ile farklı sıcaklıklarda (90oC veya 150oC) ve tepkime
ortamlarında (su veya 1,2-ethanediol) ZnO NP‟leri üreterek bu parçacıkların bileşim, şekil, boyut ve
kristal yapılarını incelemişlerdir. %100 pamuk ve 45%/55% PES/pamuk kumaş numunelerinin (hem
dokuma hem örme) yüzeyleri hazırlanmış olan ZnO NP‟leriyle kaplanarak yüzeylerin kendi kendini
temizleme özelliği olup olmadığı, ve etkinlik seviyelerini ölçmeye yönelik bir çalışma yapmışlardır.
Kaplama sonucunda AATCC 175 test metodu ile yapılan işlem sonrası (15 dak. boyunca güneş ışığına
maruz bırakma) ZnO kaplı numunelerin, kendi kendini temizleme etkinliğinin uygulama yapılan kumaşın
örgü çeşidine, ve ZnO NP‟lerinin parçacık boyutuna bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Dokuma
kumaşların ve daha küçük boyutlu NP‟lerle kaplanan kumaşların daha fazla kendi kendini temizleme
etkinliğine sahip olduğu ve kendi kendini temizleme etkinliğinin numunelerin bileşimine bağlı olmadığı
belirlenmiştir.
Karimi [17] vd. 20 W (30 saat) ve 400 W (8 saat) gücündeki ışık kaynaklarınının sağladığı UV ışınımı
altında ağartılmış pamuklu kumaş üzerinde vişne suyu ve çay lekelerinin kendi kendini temizleme
özelliğini araştırmışlardır. Araştırma tamamlandığında vardıkları sonuçlar; çapraz bağlayıcı kullanımının
kaplamaların daha düzgün olması, yıkama dayanımının daha yüksek olması, kendi kendini temizleme
yeteneklerinin her iki lamba ışığında da (400 W gücüne sahip olanda daha yüksek) çapraz bağlayıcı
kullanımı ile arttığı belirlenmiştir. Işınıma maruz kalmadan önce çapraz bağlayıcı kullanımının sadece
TiO2 ile kaplanan kumaşın yırtılma mukavemetini %32,38 oranında azalttığı, bunun nedeninin ise TiO2
uygulama işlemindenki pH (3.5-4.5) olduğu belirtilmiştir. Ayrıca çapraz bağlayıcı kullanıldığında
succinic asidin etkisi ile yırtılma mukavemetinde %47,43 oranında azalma olduğu görülmüştür.
Numunelerin ışınıma maruz bırakılmasından sonra ise yırtılma mukavemetinin azalmasının daha az
olduğu ve %1 TiO2 ile işlem görmüş olan numunelerin %1,5 TiO2 ile işlem görmüş olan numunelere göre
daha iyi kendi kendini temizleme verimi sağladığı ifade edilmiştir.
Qi [19] vd. bezayağı dokuma beyaz renkte polyester kumaşların kahve ve kırmızı şarap lekelerini kendi
kendini temizleme, Neolan Blue 2G boyarmaddesini ayrıştırma ve antibakteriyellik özelliklerini
araştırmışlardır. Çalışmada kumaş numuneleri düşük sıcaklıkta plazma ile ön işleme maruz bırakıldıktan
sonra en yüksek FK etkiyi gösteren 60°C sıcaklığa sahip anataz TiO2 solüsyonu ile kaplanmışlardır.
Yaptıkları deneylerden sonra bu kumaşın sadece ön işlem görmüş ve sadece TiO2 kaplanmış numunelere
göre daha yüksek UV koruma faktörü (Ultraviolet Protection Factor, UPF) gösterdiğini, daha fazla UV
ışını absorbe ettiğini ve dolayısıyla daha yüksek bir FK etkiye sahip olduğu için daha fazla boyarmadde
ayrıştırdığını ifade etmişlerdir. Kırmızı şarap lekesinin 5 saat, kahve lekesinin 12 saat sonunda kumaş
yüzeyinden uzaklaştığı, 5 saat içinde kumaş yüzeyindeki bakterilerin tamamının öldürdüğü ve kumaşın
yırtılma dayanımında azalma olduğu ifade edilmiştir.
Mihailovic [26] vd. TiO2 NP‟lerinin PES kumaşlarının yüzeyine tutunması ile ilgili çalışma yapmışlardır.
Kumaş yüzeyi daha iyi tutunma özelliği sağlamak amacı ile kumaş yüzeyine corona discharge metodu ile
ön işlem yapmışlardır. Yaptıkları deneylerden elde ettikleri verilere göre kumaşların corona discharge
metodu ile ön işlem yapılması, TiO2 kaplamanın etkisini arttırmakta, kumaşlara yüksek derecede UV
ışınlarını kalkanlama özelliği kazandırmakta ve 24 saat boyunca güneşte bekletildiğinde yaban mersini
suyu lekesinin büyük ölçüde, metilen mavisi lekesinin ise tamamen kumaş yüzeyinden uzaklaştığı
görülmüştür.
Kathirvelu [27] vd. çalışmalarında farklı ortam şartlarında ürettikleri NP‟leri pamuklu ve polyester/pamuk
karışımı dokuma ve örme kumaşlara kaplayarak elde edilen fonksiyonel özellikleri incelemişlerdir.
Titanyum dioksit ile kaplandıklarında dokuma kumaşların örme kumaşlara göre daha yüksek seviyede
antibakteriyel özellik gösterdiklerini, UV ışınlarından daha iyi seviyede koruma sağladıklarını ve daha
etkin bir kendi kendini temizleme özelliğine sahip olduklarını gözlemlemişlerdir. Ayrıca titanyum dioksit
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
45
ile kaplanan PES/Pamuk kumaşların %100 pamuklu kumaşlara göre daha etkin seviyede kendi kendini
temizleme ve UV kalkanlama özelliğine sahip olduklarını ve daha az antibakteriyel olduklarını
belirlemişlerdir. Ayrıca daha küçük NP‟ler kullanılmasının her üç fonksiyonu olumlu etkilediğini tespit
etmişlerdir.
Yuranavo [31] ve arkadaşlarının kırmızı şarap lekesi ile lekelenmiş SiO2/TiO2 ile kaplı ağartılmış
pamuklu bir kumaş üzerindeki FK aktivite ile ilgili yapılan çalışmada öncelikle ısıya dayanımı çok az
olan pamuklu kumaşların saydam fotoaktif ince bir film tabakası ile kaplanmasına engel olan
parametrelerin optimize edilmesine çalışılmıştır. İkinci olarak SiO2 ve TiO2 NP‟lerinin morfolojisi detaylı
olarak incelenmiştir. Üçüncü olarak ise kendi kendini temizleme işlemi sırasında numune yüzeyinde
meydana gelen değişimler incelenmiştir. SiO2‟in buradaki kullanım amacı binder olarak işleme katkı
sağlamasıdır. Numuneler Suntest güneş ışığı simülatörü ile elde edilen, ekvatordaki öğle vakti gün
ışığının % 90‟ına denk 90 mW/cm2 yoğunluğundaki ışığa çeşitli sürelerde maruz bırakılmıştır. 315–400
nm dalga boylarındaki ışığın yoğunluğu ise 45 mW/cm2 idi. Şekil 8‟de görüldüğü gibi lekenin 24 saat
sonra tamamen yok olduğunu gördüler. Ayrıca 48 saatlik SUNTEST ışık etkisi sonrasında SiO2 ve TiO2
miktarının neredeyse aynı kaldığı belirlenmiştir. SiO2/TiO2 kaplamaların yüksek dispersiyon kapasitesi ve
silikanın amorf yapısının yapısal etkisinden dolayı sadece TiO2 den oluşan kaplamalara göre daha yüksek
FK etkinliğe sahip olduğu belirlenmiştir.
Qi [32] vd. oda şartlarında gerçekleştirilen düşük sıcaklıklı sol-jel prosesi kullanılarak yapılan tek fazlı
anataz TiO2 solleri hazırlama işlemini optimize etmek ve düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirilecek kaplama
işlemi ile pamuklu kumaşlara kendi kendini temizleme, UV ışınlardan koruma, antibakteriyellik ve
boyarmadde ayrıştırma özellikleri kazandırmayı amaçlayan bir çalışma yapmışlardır. Hazırlanan anataz
sollerinden kristalliği en yüksek olanın en yüksek UV kalkanlamayı, en düşük antibakteriyelliği, en
yüksek boyarmadde ayrıştırma ve kendi kendini temizleme etkisini sağladığını belirlemişlerdir.
Daoud [33] vd. yün lifi gibi keratinli protein liflerinden üretilmiş kumaşlara anataz TiO2 kaplayarak kendi
kendini temizleme özelliği kazandırmayı amaçlayan bir çalışma yapmışlardır. Yün lifleri kaplama
işleminden önce liflerin TiO2 ile sıkı bağlar kurmasını sağlamak üzere açilleme işlemi ile modifiye
edilmiştir. Böylece yün liflerinin bu bağlanmayı sağlayacak yeterli sayıda hidroksil grup oluşturması
sağlanmıştır. Oluşan ek hidroksilik gruplar sayesinde böylece daha etkin bir kendi kendini temizleme
özelliği elde edilmiştir. Bu modifiye işleminin yapılmadığı numunelerde metilen mavisi ve kırmızı şarap
lekelerinin 20 saatlik yapay güneş ışığı sonrasında modifiyeli kumaşa göre lekeden daha az arındığı
belirlenmiştir.
Wang [37] vd. ham pamuklu kumaşların altın ve SiO2 ile dopinglenmiş TiO2 NP‟leri ile kaplandıklarında
ne kadar kendi kendini temizleme ve UV kalkanlama etkinliği elde ettikleri ve bu kaplamayı oluşturan
taneciklerin karakterizasyonu ve yıkamaya dayanımları üzerine bir çalışma yapmışlardır. Kaplanmış
kumaşların yeterli sayılabilecek UPF‟ye eriştiklerini, 30 ev tipi yıkama sonrasında bile yeterli UPF‟ye
sahip olduklarını, diğerlerine nazaran daha büyük taneciklere sahip olması nedeni ile altın dozajı arttıkça
yıkama haslığının azaldığını belirlemişlerdir. 20 saat yapay güneş ışığında bekletilmiş Au/TiO2/SiO2 ile
kaplanmış kumaş üzerinde kırmızı şarap ve kahve lekesi için yapılan denemelerde sadece TiO2 ile
kaplanmış kumaşta KKT etkisi elde edilmiştir. Elektron iletimini hızlandırdığı için altın kullanılmasının
hem UPF‟yi hem de kendi kendini temizleme etkinliğini önemli ölçüde artırdığı belirlenmiştir.
Uğur [38] vd. çalışmalarında merserize ve ağartılmış pamuklu dokuma kumaşlara TiO2 aplike ederek
kumaşların multifonksiyonel özellik kazanmasını sağlamışlardır. Kumaşlar katmanlı olarak farklı
özelliklere sahip TiO2 solüsyonlarına 5‟er dakika süre sırayla daldırılarak nanokompozit özellikte
kaplama yapılmıştır. Çalışmada 2,3- epoxipropiltrimetilamonyum klorit (EP3MAC) ile ön işlem görerek
pozitif yüklü bir yüzey haline getirilmiş olan (katyonize edilmiş) pamuklu dokuma kumaşlarda kırmızı
şarap lekesinin kendi kendini temizleme özelliği, UV kalkanlama, hava geçirgenliği, beyazlık, gerilme
dayanımı değerleri ve bu değerlerin 10 ve 20 yıkama sonraki durumlarını incelenmiştir. Deneyler
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50 Fonksiyonel Tekstiller III: Tekstil yüzeylerinde Fotokatalitik Etki …
46
sonucunda 10 ve 16 kat nano TiO2 katmanı ile kaplanan kumaşların UPF‟lerinin 50+ olduğunu ve 20
yıkamadan sonra 40-45 arasına düştüğünü, katman sayısı arttıkça beyazlığın ve hava geçirgenliğinin
azaldığını, katyonize edilen ve TiO2 kaplanan kumaşın atkı ve çözgü yönündeki gerilme dayanımının
azaldığını ve şarap lekesinin 72 saat yapay güneş ışığına maruz kaldıktan sonra kısmen yok edildiğini
gözlemlemişlerdir.
İbrahim [39] vd. ağartılmış bez ayağı bir pamuklu kumaşa kendi kendini temizleme özelliği katmak için
kaplanacak TiO2 NP‟lerinin kumaşa daha iyi aplike olmasını sağlamak için yeni bir yaklaşım
geliştirmişlerdir. Bu yaklaşımda çapraz bağlayıcı olarak MgCl2.6H2O katalizörlerinin varlığında sitrik asit
ve PEG-400 ile reçine kullanılmıştır. Bu şekilde modifiye edilen kumaşın multifonksiyonel özelliklerinde
büyük bir gelişme elde edilmiştir. İlk önce kaplanan TiO2 nano-solünün konsantrasyonu arttıkça kumaşın
çözgü yönündeki gerilme dayanımının azaldığı, kırışma dayanımının arttığı, antibakteriyel ve kendi
kendini temizleme etkinliğinin ve UPF‟nin önemli ölçüde arttığı ve bu ilk kaplamanın üstüne çapraz
bağlayıcı ilave edildiğinde bahsedilen tüm özelliklerde daha fazla artış medya geldiği ve 10 yıkamadan
sonra bile çok az azalma ortay çıktığı tespit edilmiştir.
Meilert [40] vd. biri ağartma, yumuşatma ve parlatma işlemi görmüş, diğeri hiç kimyasal işlem görmemiş
olmak üzere iki çeşit pamuklu kumaş yüzeyine TiO2 Degussa P25 kaplayarak bu kumaşlara kendi kendini
temizleme özelliği kazandırmaya yönelik bir çalışma yapmışlardır. Kaplama sırasında succinic asit, 1,2,3-
propanetrikarboksilik asit, 1,2,3,4-butanetetrakarboksilik asit kullanarak yapılan kaplamalarda şarap,
kahve, makyaj malzemesi ve ter lekelerinin giderimi incelenmiştir. Tüm numunelerin 24 saat ekvatordaki
öğle vakti gün ışığının % 50‟sine denk 50 mW/cm2 yoğunluğundaki yapay gün ışığı altında bekletilmesi
sonrası, TiO2 aplike edilen her iki kumaş türünde gün ışığı altında kendi kendini temizleme özelliğinin
olduğu, TiO2‟nin uzun süre stabil kaldığı, fiksaj sıcaklığı arttıkça kimyasalın kumaşa bağlanma
yeteneğinin arttığı, kimyasal bağlayıcı içindeki bağ kurmaya hazır karboksilik asit sayısının fazla olduğu
kaplamalarda ve birkaç kat kimyasal kaplamanın yapıldığı kumaşlarda TiO2 ile kaplamanın kolaylaştığı
belirlenmiştir. Ayrıca TiO2‟nin miktarı ile kendi kendini temizleme etkinliğinin TiO2 kümelerinin
pamuklu kumaşta homojen olarak dağılmadığı için orantılı olmadığı, kimyasal işlemlerin selülozun -OH
grupları ile bağlayıcı kimyasal arasında ester bağı oluşumunu azalttığı için kimyasallara maruz kalan
pamuklu kumaşın kendi kendini temizleme özelliğinin ham kumaşa göre daha az olduğu belirlenmiştir.
Gupta [42] vd. pamuklu kumaşlara sol-jel yöntemi ile üretilmiş TiO2 aplike ederek kendi kendini
temizleme fonksiyonu kazandırmaya yönelik yaptıkları çalışmalarında akrilik binder kullanarak TiO2
NP‟lerinin kumaşa tutunmasını araştırmışlardır. Binder kullanımının FK etkiyi önemli ölçüde arttırdığı ve
12 saatlik güneş ışığı simülatörü etkisi sonrasında lekelerin önemli ölçüde temizlendiği, NP boyutunun
küçülmesiyle daha etkili bir sterilizasyon elde edilebildiği, sulu ortamda hazırlanan nano TiO2 solüsyonu
ile jel halinde hazırlanan NP‟ler ve ticari olarak elde edilebilen Degussa P25‟ten daha iyi bir kendi
kendini temizleme etkisi elde edilebildiği ifade edilmiştir.
Mejia [43] vd. pamuklu kumaşların kendi kendini temizleme özelliğine sahip olabilmesi amacıyla iki
farklı TiO2 ile kaplama metodu kullanmışlardır. Birinci metoda kumaşı kaplamadan önce TiO2‟nin
bağlanmasına olanak sağlayan atmosferik basınçta UVC ışığı (185 nm) ile ön işlem yapmışlardır. İkinci
metoda kumaşı kaplamadan önce kumaşta lokal olarak gerçekleştirilen şiddetli ısıtmadan dolayı aktif
bağlayıcı yerler oluşturan RF plazma ile ön işlem yapmışlardır. Her iki orijinal yöntemde de 24 saat
boyunca yapay güneş ışığına maruz bıraktıkları kumaşların kırmızı şarap lekesinin tamamına yakınını
temizlediğini ispat etmişlerdir. 10 dakika boyunca RF plazma ile ön işlem görmüş pamuklu kumaşın
temizlemesinin daha hızlı gerçekleştiğini ve yaptıkları kaplamanın daha az üniform olduğunu ifade
etmişlerdir.
Bozzi [45] vd. çalışmalarında çeşitli boyutlardaki NP‟lerden oluşmuş saydam film tabakalarının yaş
kimyasal tekniklerle sentetik kumaşların yüzeylerine kaplanabilmesi için radyo frekans plazma (RFplazma),
mikrodalga plazma (MW-plazma) ve vakumlu UV ile ön işlem uygulayarak numune
Temirel A., Palamutcu S. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 35-50
47
hazırlamışlardır. Polyester (100% Trevira) ve yün (90%)-poliamid (10%) kumaşlar üzerinde leke olarak
kahve ve şarap, kaplama işleminde ise toz TiO2 (Degussa P 25), koloidal TiO2, hidrotermal yöntemle elde
edilmiş koloidal TiO2 ve toz TiO2 ile hidrotermal yöntemle elde edilmiş koloidal TiO2 „in karışımlarını
kullanmışlardır. Kendi kendini temizlemede en iyi sonuç (tüm numuneleri 24 saat ekvatordaki öğle vakti
gün ışığının % 50‟sine denk 50 mW/cm2 yoğunluğundaki yapay gün ışığı altında) RF plazma ile ön işlem
görmüş Degussa P 25 ve TiO2 karışımı kaplanmış yün-poliamid numunede elde edilmiştir. Sonuç olarak
gün ışığına maruz kaldığında kabul edilebilir bir sürede kumaşların lekeden neredeyse tamamen arındığı
(Şekil 9), neon ışığın altında bu işlemin daha uzun sürdüğü ve bu süre sonunda TiO2‟nin stabil kaldığı
belirlenmiştir.
Kathirvelu [46] vd. yaptıkları bir diğer çalışmada bir önceki çalışmalarında kullandıkları ZnO, farklı
sıcaklık ve konsantrasyonlardaki HNO3 ve Titanyum Tetra Klorit ile başlayan hidrolitik bir reaksiyonla
ürettikleri TiO2 NP‟leri ile kapladıkları kumaşların kendi kendini temizleme, antibakteriyellik ve UV
koruma fonksiyonlarını araştırmışlardır. Hazırlanmış numune kumaşların kendi kendini temizleme
etkinliklerinde değişiklik olmadığını ancak UV koruma etkinliğinin PES/Pamuk kumaşlarda %100
pamuklulara göre, dokuma kumaşlarda örmelere göre ve küçük NP‟lerle kaplanan kumaşların daha büyük
NP‟lerle kaplanan kumaşlara göre daha yüksek olduğunu tespit etmişlerdir. Dokuma kumaşların örme
kumaşlara, %100 pamuklu kumaşların PES/Pamuk kumaşlara göre ve küçük NP‟lerle kaplanan
kumaşların daha büyük NP‟lerle
