Türü: Yüksek Lisans / Yenilikçi Teknik Tekstiller
Tez danışmanı: Prof. Dr.Cevza Candan
Tez Eş Danışmanı: Dr. Öğ. Üyesi Nebahat ARAL YILMAZ (Yeditepe Üniversitesi)
Öğrencinin adı/soyadı: Bilge Koyuncu
Destekleyen kuruluş / Proje bilgisi: İTÜ BAP, Proje ID: 42927
Özet
İyonlaştırıcı radyasyonlardan biri olan X-ışını, tıbbi teşhis ve tedavi, nükleer santraller ve uzay araştırmaları gibi birçok çalışma ortamında bulunmaktadır. Radyasyon kaynakları vücuttaki hücrelere mutajenik ve kanserojen etkiler oluşturmakta ve insan sağlığına son derece zararlı olabilmektedir. Bu nedenle radyasyon alanlarında çalışan uzmanlar, radyasyona doğrudan maruz kalmamalı veya maruz kalınan radyasyon minimum seviyeye indirilmelidir.
Beer-Lambert yasasına göre, X-ışınını soğuran malzemelerin atom numarası, yoğunluğu ve kalınlığı X-ışınının zayıflama performansı açısından oldukça önemlidir. Etkili koruyucu malzeme katmanları oluşturmak için farklı tiplerde polimerler ve yüksek atom numarasına (Kurşun (Pb), Bizmut (Bi), Tungsten (W) ve Baryum (Ba)), sahip malzemeler ile kompozitler oluşturulmaktadır. Toksisitesi ve ağırlığı nedeniyle koruyucu malzeme olarak kullanılan Kurşun (Pb), bazı sınırlamalara sahiptir. Son dönem çalışmalarında sıkça yer bulan kurşun (Pb) içermeyen, hafif ve etkili radyasyondan korunma giysilerine yönelik araştırmalar özellikle yüksek atom numaralı malzemelere odaklanmıştır.
Tez kapsamında düşük ağırlıkta, çevre dostu ve etkili radyasyon koruyuculuğu sağlayan, tekstil esaslı malzemeler geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, %100 pamuk, bezayağı dokuma kumaşlar taşıyıcı yüzey olarak kullanılmış olup; bu yüzeyler üzerine su bazlı polimerlere eklenen mikro boyutlu bakır partikülleri ile ön çalışma yapılmıştır. Daha sonra, mikro ve nano bizmut oksit tozları yardımıyla hazırlanan kaplama patları laboratuvar tipi rakleli kaplama makinası kullanılarak uygulanmıştır. Çalışma sonucu elde edilen kaplanmış tekstil yüzeyleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDS) ileri karakterizasyonu yöntemleri yardımıyla analiz edilmiştir. Geliştirilen malzemelerin X-ışını kalkanlama performansları ise TSE EN 61331-1:2014 Standard’ı kapsamında “Dar Işınlanma” geometrisi kullanılarak Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma Kurumuna (TENMAK NÜKEN) ölçtürülmüştür.
Tüm veriler ışığında çalışmanın hedefleri doğrultusunda, kurşun içermeyen ve kurşun muadili koruma sağlayabilen kaplanmış kumaş formunda giyilebilir tekstil malzemeleri geliştirilmesinin uygun olduğu görülmüştür. Kurşun eşdeğeri korumalar için gerekli kaplama kalınlıkları çalışılmıştır. Yapılan çalışmanın sonucunda, %60 nano bizmut toz içeren ve 0,9225 mm kalınlığında üç katmanlı tekstil kompozit malzemesi 40kV’da %83 koruma ve 60 kV’da %71.3 koruma sağlamıştır. Aynı hacimsel orana sahip mikro bizmut toz içeren numunenin, 60 kv’da %60.2 zayıflatma sağladığı ölçülmüştür. Çalışmada, nano metal toz katkılı numunelerin, mikro metal toz katkılı numunelere göre daha yüksek bir radyasyon tutma oranına sahip olduğu ölçülmüş ve nano boyutlu tozların yapı içinde mikro boyutlu toz parçacıklarından daha düzgün bir dağılıma ve yayılıma sahip olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, yeterli kurşun eşdeğeri seviyenin katmanlı tekstil kompozit malzemeleriyle sağlanabileceği görülmüştür. Enerji seviyesi arttıkça malzemelerin radyasyon tutuculuk seviyesinin düştüğü ölçülmüş; fakat numunelerin kalınlıkları arttırılarak radyasyon koruma seviyeleri %95 ve üzerine kadar ulaşılabileceği değerlendirilmiştir.
Sonuç olarak bu tez kapsamında, tıp alanında kullanılmak üzere kurşun içermeyen, doğa dostu, nano ve mikro toz içerikli tekstil esaslı malzemelerin, geleneksel tekstil üretim yöntemleri kullanılarak X-ışınlarına karşı kurşun eşdeğeri yeterli korumaya sahip olabileceği gösterilmiştir.


