Polymethyl methacrylate yapının farklı iyonizan radyasyon tipleri karşısındaki davranışlarının partikül takviyesiyle değişiminin incelenmesi

Abstract

Keşfinden bu yana geçen süreç içerisinde endüstride, sağlık sektöründe ve daha birçok alanda sıklıkla kullanılan iyonizan radyasyonun farklı tipleri ile yine hızla eski tip malzemelerin yerini alan malzeme bilim ve teknolojileri kapsamında oldukça önemli yere sahip olan Poli(metil metakrilat) yapının bu tez çalışması içerisinde radyasyon zırhlama performansı değerlendirilmiştir. Radyasyonun gerekli önlemler alındıktan sonra araştırmalarda ve çeşitli sektörlerde kullanılması herhangi bir sorun teşkil etmemekle birlikte, polimerik yapılar kullanılarak, özellikle tıpta ve uzay-uçak teknolojilerinde önemli gelişmeleri kayıt altına alınmıştır. Elbette burada söz konusu olan gerekli önlemler; kişisel olarak radyasyondan korunma yöntemleri ile radyasyonun zırhlanmasıdır. Her tip iyonizan radyasyonun giriciliğinin de farklı olması sebebiyle, standart bir radyasyondan korunma yöntemi bulunmamaktadır. Beta parçacıklarının, gama fotonlarının ve nötronların, enerjisine bağlı olarak malzeme içindeki penetrasyonu farklılık göstermektedir. Homojen özelliklerdeki polimerik yapının kalınlığının artırılması, radyasyon penetrasyonun tespitinde önem taşımaktadır. Yarı levha kalınlığı ve onuncu levha kalınlığının bulunması için deneyler yapılarak lineer zayıflatma katsayısı üzerinden hesaplamalarda saçılma etkisinin azaltılmasında yapıdaki aglomerasyonun önlenmesi önem taşımaktadır. Bir radyasyondan korunma yöntemi olan zırhlama, yalnızca canlıların sağlığına olan olumsuz etkilerinden korunmayı kapsamamaktadır. Radyasyonu zırhlayarak aynı zamanda doğal ve yapay çevreyi, elektronik aletlerin üzerinde bırakacağı radyasyon hasırı etkilerinden de korumaktayız. Tüm sebeplerin karşılığı olarak radyasyondan korunmak üzere çeşitli malzemelerde testler yapılmıştır ve günümüzde de gelişen malzeme teknolojileri ile bu test ve deneylere devam edilmektedir. Nükleer reaktör çevrelerinde kullanılan içeriği geliştirilmiş baritli betonlar yüksek radyasyon tutma performansı göstermesine rağmen oldukça ağır yapılardır. Ancak günümüz teknolojisinde, amaçlanan performansın, daha hafif bir yapı ve daha kolay şekil alabilen malzemeler kullanılarak, yüksek radyasyon tutma performansı göstermesidir. Bu amaçlar doğrultusunda, termoplastik malzemeler içerisinde de yer alan akrilik bir sentetik cam olan poli(metil metakrilat) yapının, yüksek dayanıklılık ve ısıl direnç özellikleri gösteren, mekanik özellikleri iyi olan ve korozyana karşı direnç gösteren, mor ötesi ışınlara ve her olumlu/olumsuz hava koşullarına uyum ve dayanıklılık gösteren bir polimerik malzemedir. Bu yapı, uzay-uçak sanayiinde, sağlık ve gıda sektörlerinde kullanılırken radyasyon zırhlama çalışmalarında, radyasyon soğurucu performansının tespit etmek için güncel araştırmalar yapılmaktadır. Poli(metil metakrilat) yapının özelliklerinin amaca uygun olarak geliştirilmesi, polimerik yapının matris yapısının uygunluğundan kaynaklanmaktadır. Poli(metil metakrilat) yapının geliştirilmesi ve çeşitli sektörlerde kullanılması maksadıyla Poli(metil metakrilat) esaslı kompozit polimerik malzemeler elde edilmektedir. Poli(metil metakrilat) esaslı polimer kompozitleri, poli(metil metakrilat) matrisine çeşitli nano yapılar, metaller ve seramikler eklenerek oluşturulmaktadır. Bu çalışmada poli(metil metakrilat) polimerine, endüstriyel çevrelerde Tinkal olarak isimlendirilen ve Boraks olarak bilinen Sodyum Metaborat Dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) katkısıyla yapı takviye edilmiştir. Sodyum Metaborat Dekahidrat, deterjan gibi temizlik malzemelerinde, böcek ilaçlarında, ateşe dayanıklı malzeme üretiminde, cam üretiminde kozmetik ürünlerde ve metal işleme gibi birbirinden bağımsız ve çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Sodyum Metaborat Dekahidrat aynı zamanda içeriğinde yer alan Bor elementinin getirmiş olduğu avantaj ile reaktiviteyi kontrol etmek amacıyla nükleer reaktörlerde yakıt havuzlarında nötron soğurma işlevi görmektedir. Bu tez çalışması içerisinde Poli(metil metakrilat) polimerik malzemesinin, ağırlıkça farklı miktarlarda Sodyum Metaborat Dekahidrat takviyesi ile oluşturulan PMMA/Boraks kompozit örneklerin, gama, beta transmisyon yöntemleri ile bağıl geçirgenliğinin tespiti, sayesinde lineer zayıflatma katsayısının yanısıra yarı levha kalınlığı ile onuncu levha kalınlığının tespiti deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Benzer bir yöntem olan nötron transmisyon yöntemi ile makroskopik tesir kesiti tespit edilmiştir. Poli(metil metakrilat), artan Boraks takviyesi ile birlikte daha yüksek zırhlama performansı göstermiştir ve bu sonuçlar, PMMA/Boraks kompozitinin radyasyon tutma performansındaki yetkinliğini kanıtlamıştır. Bu çalışmadan yola çıkılarak, daha hafif bir zırhlama malzemesi elde etmek maksadıyla, Boraks takviyesi artırılarak oluşturulacak olan PMMA/Boraks kompozit polimerinin performansının da boraks miktarınca artacağı öngörülmektedir.