6 Mart 2012 Salı

metalurji ve malzeme mühendisliği

METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ Metalurji : (Metal bilimi), metal ve alaşımların, cevher veya metal içeren hammaddelerden, kullanım sürecine uygun kalitede üretilmesini, saflaştırılmasını, alaşımlandırılmasını, şekillendirilmesini, korunmasını, ve "üretim - kullanım" ömrü içindeki çevresel kaygı ve sorumlulukları da dikkate alarak, insanların ihtiyaçlarına cevap verecek özellikte ve biçimde hazırlanmasını hedef alan bilim ve teknoloji dalı. Metalurji, konusu itibarıyla, üretim metalurjisi (Ekstraktif metalürji) ya da Kimyasal metalurji) ve fiziksel metalurji (Malzeme bilimi) olmak üzere iki ana dala ayrılabilmektedir. Üretim metalurjisi, gerek doğada mevcut cevherlerden, gerekse metal içeren hammaddelerden veya ikincil kaynaklardan (hurda, artıklar, baca tozları, vs.) fiziksel ve kimyasal yöntemlerle saf metallerin veya alaşımların üretimi konularını kapsar MALZEME : Doğada bulunan, kullanılan veya kullanılmaya hazır maddelere malzeme denir. Malzemeler doğada buluşlarına ve yapılarına göre sınıflara ayrılmaktadır,  Metaller ve alaşımlar  Polimerler  Seramikler  Yarı iletkenler  Kompozit malzemeler  Biyomalzemeler Metaller ve alaşımlar Saf maddeler, elementler ve bileşikler olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Bileşikler belirli bileşimde maddeler olup kimyasal değişmelerle bozulur. İki veya daha çok basit maddeye ayrılabilir. Farklı özeliklerde maddelere ayrılamayan saf maddelere ise elementler, ya da basit maddeler denir. Doğada 89 element vardır. Laboratuarlarda bugüne değin yapılmış olanlarla bu sayı 105'e çıkmıştır. Bunlar katı, sıvı ve gaz halinde olabilirler. Doğada bulunan 89 elementin 15'i oda sıcaklığında gaz, 2'si sıvı (brom ve cıva), geri kalan 72 element ise katıdır. Günümüzde elementlerin sınıflandırılması temelde iletkenliklerine dayandırılmaktadır. Buna göre metaller ısı ve elektriği iyi iletirler, ametaller ise normal koşullarda iletken değildirler. Bir kısım elementler ise ısı ve elektriği bir miktar iletirler, ancak iletkenlikleri metallerin tersine sıcaklıkla artar. Bunlara yarı metaller denir. Metaller, metalik bağlı kristaller oluştururlar, koordinasyon sayılan yüksektir. (8 veya 12) Metal atomlarının en dış elektronları (değerlik elektronları) ametallerde olduğu gibi Kovalent bağ yapmak üzere çiftlenmezler. Katı haldeki bir metalde atomlar birbirine çok yakın olduğundan, bir atomun değerlik elektronları diğer atomların etki alanına girer. Yarı metallerde dolu ve boş molekül bantları arasındaki enerji farkı oldukça küçüktür ve bir miktar iletkenlik vardır. Bu iletkenlik elektronların enerjisini artıran bir dış etki ile (ışık veya ısı) artırılabilir. Bunlar tabaka yapısında veya uzun zincirler halinde büyük moleküller oluştururlar. Koordinasyon sayıları oldukça küçüktür (4 veya 4 ten az). Metallerde ise molekül bantları kısmen dolu olup elektronların serbestçe hareketi sonucu iletkenlik fazladır. Birkaçı dışında oda sıcaklığında hepsi katı halde bulunan metaller kristal denilen belirli geometrik şekiller oluştururlar. METALLERİN AKTİFLİK SIRASI: Bilindiği gibi metaller elektron vererek bileşik yaparlar, yani elektropozitiftirler. Ancak, elektron verme eğilimleri birbirinden farklıdır. Metaller elektron verme yatkınlıklarına yani yükseltgenme potansiyellerinin azalışına göre sıralanırsa aktiflik sırası elde edilir. Metallerin en aktifi potasyum, en az aktifi ise altındır. Genellikle bir metal, sırada kendisinden aşağıda bulunan herhangi bir metalibileşiklerinden açığa çıkarır. Metallerin oksijen, kükürt ve halojenlerle tepkimeye girme eğilimi aşağıya doğru inildikçe azalır. Aynı şekilde bileşiklerin oluşması ve kararlılığı da aşağıya inildikçe azalır.. METALLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ: a) Metallerin fiziksel özelliklerinden en önemlileri şu şekilde sıralanabilirler. b) Isıyı ve elektriği iyi iletirler. c) Dövülüp şekil verilebilir, tel ve levha haline getirilebilirler. d) Işığı geçirmezler fakat metalik parlaklık gösterirler. e) Yoğunlukları fazladır. f) Oda sıcaklığında çoğu katıdır. (civa sıvıdır) g) Bir kısmı paramanyetik özelliktedir. h) Vurma ve çekmeye dayanıklıdırlar. METALLERİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ: a) Metallerin en önemli kimyasal özellikleri şu şekilde sıralanabilir. b) Metal atomlarının en dış yörüngelerinde az sayıda (en çok 4) elektron bulunur ve bunlar serbest elektronlardır. c) iyonlaşma potansiyelleri düşüktür, yani değerlik elektronlarını kolaylıkla verirler. d) İyi indirgendirler. e) Hidroksitleri bazik veya amfoterik özellik gösterir. f) Elektropozitiftirler, yani oksitlenme sayıları pozitiftir. METALLERİN DOĞADA BULUNUŞU Hidrojenden daha az aktif olan metaller doğada çoğunlukla serbest halde bulunurlar. Bakır, gümüş gibi bazı metaller ise hem serbest halde hem de bileşikleri halinde bulunabilir. Beklenildiği gibi suda az çözünen metal bileşikleri yer kabuğunda, suda çok çözünenler ise deniz suyunda veya iç denizlerin buharlaşmasıyla oluşan geniş tuz yataklarında bulunur. Yeryüzündeki metal ve metal bileşiklerinden oluşan, içlerindeki metal ekonomik olarak elde edilebilen doğal maddelere maden veya maden cevheri denir. Serbest halde bulunan metallerin dışında maden cevherleri, metalin bağlı bulunduğu ametal veya asit köküne göre isimlendirilir. Maden cevherleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir. 1. Basit cevherler: Altın, gümüş, platin, bakır, cıva, arsenik, antimon, bizmut cevherleri gibi. 2. Oksit cevherleri: Demir, alüminyum, mangan, kalay oksit cevherleri gibi. 3. Sülfür cevherleri: Çinko, kadmiyum, cıva, bakır, kurşun, nikel, kobalt, gümüş, arsenik, antimon sülfür cevherleri gibi. 4. Karbonat cevherleri: Demir, kurşun, çinko, bakır, kalsiyum, baryum, stronsiyum, magnezyum karbonat cevherleri gibi. 5. Halojenür cevherleri: Potasyum, magnezyum, kalsiyum, gümüş halojenür cevherleri gibi. 6. Sülfat cevherleri: Kalsiyum, baryum, kurşun sülfat cevherleri gibi. 7. Silikatlar: Silikatların çoğu, içlerindeki metallerin elde edilmesindeki güçlük nedeniyle, çok önemli değildir. Berilyum, çinko ve nikel silikat cevherleri en önemlileridir. Polimerler Polimerler monomerlerin kovalent bağla bir araya gelerek oluşturdukları büyük yapılara polimer denir, Polimerler insan yaşamı için büyük öneme sahip kompleks bileşiklerdir. N(tane )monomer= polimer Polimerler düşük üretim maliyetleri, kolay şekil almaları ve amaca uygun üretilebilmeleri nedeniyle her alanda yaygınlaşmıştır, PVC ( pencerelerde kullandığımız) ve TEFLON ( mutfaklarda kullandığımız tavalar) hayatımıza giren polimerlerden sadece ikisidir bunun gibi yüzlerce malzemeden bahsedilebilir. Polimer çeşitleri Günümüzde polimerleri sınıflandırmak için iki yöntem vardır. Bir çeşit sınıflandırma yöntemi polimerleri ekleme (addition) ve yoğunlaşma (condensation) polimerleri olarak ayırırken, bir diğer yöntem ise step ve zincir (chain) polimerleri olarak sınıflandırır. Bu terimlerden çoğu zaman 'yoğunlaşma ve step' ile 'ekleme ve zincir' terimleri birbirinin yerine kullanılır, fakat bu durum yanıltıcı olabilir. Her ne kadar genelde bir step Polimeri aynı zamanda bir yoğunlaşma polimeri olsa da (aynısı ekleme ve zincir için de geçerli) bu durum maalesef her zaman doğru değildir. Zaten iki sınıflandırma yöntemi birbirinden ayrı metodları kullanır. Yoğunlaşma-ekleme sınıflandırması polimerlerin yapısına göre belirlenirken, step-zincir sınıflandırılması ise polimerizasyon reaksiyonun mekanizmasına göre belirlenir. POLİMERLER 4.1. Polimer Maddelerin Özellikleri 1. Küçük moleküllü maddeler genellikle gaz veya sıvı haldedirler, polimerler ise büyük moleküllü olduğu için katı ve genellikle serttirler. 2. Küçük moleküllü bileşikler genellikle çözücülerde kolay çözünürler. Polimerler ise hem zor çözünürler, hem de çözünme şekilleri küçük moleküllü bileşiklerden tamamen farklıdır. Öyle ki, çözücü molekülleri polimer molekülünden çok küçük olduğu için, onlar önce polimerin içine difüze olurlar. Bu yüzden polimer şişer ve hacmi yaklaşık 1000 kat kadar artar. Bunun neticesinde makromoleküller arasında olan bağ kuvvetleri zayıflar ve polimerier birbirinden ayrılarak çözeltiye geçerler. 3. Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltileri şeffaf olduğu halde, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinde ışığın dağılması gözlenir. 4. Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin kristalleşmesi genellikle kolay ve belli bir sıcaklıkta olduğu halde, yüksek moleküllü bir birleşmeler için kristalleşme prosesi çok zor ve geniş bir sıcaklık aralığında olmaktadır. 5. Küçük moleküllü bileşiklerden farklı olarak, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinden veya eriyik halinden ince tabakalar meydana getirilebilir. Polimerler, sertliğine, yüksek sıcaklığa ve darbeye dayanıklılığına, yüksek dielektrikliğine, korozyona karşı dayanıklılığına göre geniş kullanım sahalarına sahiptir. 4.2. Polimerlerin Sınıflandırılması Yüksek moleküllü birleşmeler elde edildiği yere göre doğal ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılır. a) Doğal polimerler: Bunlar doğada var olan polimerlerdir. Doğal kauçuk, pamuk, ipek, yün, amyant birer doğal polimerdir. b) Sentetik polimerler: Monomerierden çeşitli metotlarla sentezlenen polimerlerdir. Bunlar monomerlerden başlayarak endüstride sentez edilen polietilen, polipropüen, poliesterler, poliamidler gibi polimerlerdir. Polimer zincirinin yapısında bulunan atomların tabiatına bağlı olarak polimerler 3'e ayrılırlar. Polimerlerin Üretim Şekilleri Endüstride en çok kullanılan dört polimerleşme şekli vardır. Kütle (blok), çözelti, süspansiyon ve emülsiyon polimerleşme. 4.4.1 Kütle (Blok) Polimerleşmesi Reaksiyon kabında yalnız saf monomer ve başlatıcı bulunur. Bu proseste monomer ısıtılıp, ultraviyole ışınların etkisiyle veya başlatıcı eklenerek polimerleştirilir. Kütle polimerleşme reaksiyonları ekzotermik olduğundan ortamın devamlı karıştırılması gerekir. Bu sistemde polimerleşme ile beraber ortamın viskozitesi artar ve karıştırma imkansız hale gelir. Bu yüzden homojen bir ısı yayılımı sağlanamaz ve sıcaklık kontrolü zorlaşır. Reaksiyon ortamının sıcaklığının değişmesi, elde edilen polimerlerin molekül ağırlığının azalmasına sebep olur. Onun için kütle polimerleşmesi, önce % 30-35 dönüşüme kadar düşük sıcaklıkta, sonra sıcaklık artırılarak % 98-100 dönüşüme kadar olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilir. Sanayide etilen, stiren, vinil asetat, metil metakrilatın polimerleşmesi bu şekilde yapılır. 4.4.2 - Çözeltı Polimerleşmesi Ortamda bir çözücü, monomer ve başlatıcının bulunduğu polimerleşme şeklidir. Bu polimerleşme öyle çözücü kullanılmalıdır ki, çözücüde hem monomer, hem de oluşmuş polimer iyice çözülebilsin. Monomer çözücüde çözüldüğü için konsantrasyonu zamanla azalır, dolayısıyla karıştırma ve sıcaklık kontrolü kolaylaşır. Bu sebepten elde edilmiş polimerin molekül ağırlığı artar. Çözelti polimerleşmesinin kütle polimerleşmesine üstün gelen bu yönlerine karşılık çözücünün polimerleşme reaksiyonundan sonra ortamdan uzaklaştırılması gibi sorularla karşılaşılır. Bu yüzden çözelti polimerizasyonunda meydana gelen polimeri çözeltiden ayırmak zor olduğu için sanayide bu metot çok kullanılmaz. Akrilenitril, vinil asetat ve etilen bu metot ile polimerleştirilebilir. 4.4.3 - Süspansıyon (Boncuk) Polımerizasyonu Süspansiyon polimerleşmesinde önce başlatıcı monomerde çözülür, sonra su ilave edilir ve hızla karıştırılarak monomerin suda süspansiyonu hazırlanır. Oluşan damlalar 0.01-0.5cm çapındadır. Bu çap karıştırma hızı ile ters orantılıdır. Polimerizasyon başlatıcı olarak monomerde çözülen başlatıcılar (benzoil peroksit gibi) kullanılır. Süspansiyonun kararlı kılınması ve oluşan polimer parçacıklarının birbirine yapışmaması için ortama suda çözülebilen (karboksimetil/selüloz, toz halinde potasyum karbonat, baryum karbonat,bentonit gibi) stabilizatörler katılır. Bu yöntemde polimerizasyon ısısı ortamdaki su tarafından giderilir ve kesin sıcaklık kontrolü sağlanır. Polimer çok küçük parçacıklar halinde elde edildiğinde paketlenmeye, işlemeye çok elverişlidir. Süspansiyon polimerizasyonu bu bakımdan diğer polimerleşme metotlarından üstünlük gösterir ve sanayide yaygın olarak kullanılır. Stiren, vinil klorür, vinil asetat, metal metakrilat bu işlemle polimerleştirilebilir. 4.4.4 Emülsüyon Polimerizasyonu Su ortamında, monomer, yüzey aktif madde ve suda çözünen (potasyum persülfat, hidrojen peroksit gibi) bir başlatıcı bulunur. Reaksiyon ortamı devamlı karıştırılır. Yüzey aktif maddelere emülgatör denir. Bunlarda aktif polar (karboksil veya sülfo) gruplar bulunur. Bu maddelere örnek olarak sabunları, oleik, palmitik, stearik asitlerin sodyum tuzlarını, aromatik sülfo asitlerin sodyum tuzlarını, mesela sanayide çok yaygın olarak kullanılan nekalı (2,6-diizobutil naftalin-3-sodyum sülfanat) gösterebiliriz. Bu emülgatörler, sabun gibi suda küçük damlacıklar, yani miseller meydana getirirler. Suda meydana gelen serbest radikaller miselin içindeki monomer molekülü ile temas ettiğinde onu aktifleştirir ve polimerleşme başlar. Böylelikle polimerleşme misellerde çabuk ve oldukça düşük sıcaklıkta gerçekleşir. Bu yöntem endüstride özellikle stiren-bütadien kauçuğu (SBK) üretiminde başarıyla kullanılmaktadır. Elde edilen polimerlerin çok küçük parçacıklar halinde oluşu paketlemeye ve işlemeye elverişli olması bakımından ayrıca sıcaklık kontrolünün kolay olması sebebiyle, süspansiyon polimerleşmesi gibi emülsiyon polimerleşmesi de ilk iki yönteme göre üstünlük sağlar. İLETKEN POLİMERLER Son on yılda elektriksel iletkenliğe sahip polimerlere karşı ilgi önemli ölçüde artmıştır. Bu malzemeler çok önceleri değişik metotlarla elde edilmiş fakat iletkenliklerinin farkına varılamadığı için önemsenmemiştir. Bilim ve teknoloji alanında hızlı gelişmelere bağlı olarak yeni malzeme arayışları, iletken polimerlerle ilgili çalışmaların en etkili yürütücü kuvveti olmuştur. Bu çalışmalarda araştırmacılar polimerik malzemelere veya bazı sentetik organik maddelere, inorganik metal ya da yarı iletkenlerin özelliklerini kazandırmaya çalışmaktadırlar. Daha da ileriye giderek, metaller ve yarı iletkenlerde doğal olarak var olmayan bazı malzeme özellikleri. iletken polimerlerle kazanılmaya çalışılmaktadır. Bu nedenlerle iletken polimerler genellikle sentetik metal veya organik metal olarak da isimlendirilmektedir.Kaynakwh webhatti.com: Shırakawa'nm poliasetileni sentezleyerek. katkılama yoluyla iletkenliğinin büyük ölçüde arttığını belirlemesi iletken polimerlerle ilgili ilk önemli çalışmayı oluşturmuştur (İto and Shirakawa, 1974; Shirakawa et. al. 1977). Genellikle polimerler yalıtkan malzemelerdir veya çok düşük elektriksel iletkenliğe sahiptirler. îletken polimerler yapılarında. uzun konjuge çift bağlı zincirler bulunması nedeniyle iletkenlik özelliğine sahiptirler. Şekil 15'de bazı iletken polimerlerin yapılan gösterilmiştir. hibridi içeren tetragonal yapıdadır ve karbonun bütün elektronları dört hibrit orbitaline yerleşmiş durumdadır. C – C tek bağında elektronları uyarmak için elektronları metalik iletkenliğe neden olur. Doymamış hidrokarbonlar sp3 oldukça yüksek enerji gerekir (7 – 10 eV). Bu nedenle geniş yasak band aralığına sahip bu bileşikler yalıtkandırlar. sp2 ve sp hibridi içeren çift ve üçlü bağlı bileşiklerde hibrit orbitaller iyanında elektron içeren p orbitalleri de vardır. 8.2. İletken Polimerlerde İletkenlik Teorisi Pollasetilen ve diğer konjuge polimerlerin optik absorpsiyon çalışmaları sonucunda. bu polimerlerin değerlik bandını iletkenlik bandından ayıran yasak enerji aralığının yan iletkenlerde olduğu gibi 1,4 - 3 eV arasında olduğu anlaşılmıştır. Bir yarı iletkende elektronun, değerlik bandından iletkenlik bandına çıkması ile sistemin yapısı değişmez. Oysa polimerlerde elektronik uyarma, örgünün relaksasyonuna neden olur. Polimerlerde iki tür yapısal relaksasyon olduğu kabul edilir. Birincisi polimer zinciri boyunca oluşan tek düze relaksasyon, ikincisi ise lokal olarak yapısal deformasyona neden olan relaksasyondur. Bunların sonucunda polimer zinciri üzerinde hatalar oluşur. Bu hatalar "soliton" veya "polaron" olarak isimlendirilir (Arca, 1986). Katkılama ile farklı spin-yük konfigürasyonuna sahip hata merkezleri oluşturulabilmektedir. Şekil 2.3'de oluşabilecek hata türleri poliasetilen yapısı üzerinde iletkenlik teorilerinde kullanılan katı hal fiziği terimleri ile kimyasal isimlendirmeler birlikte verilerek gösterilmiştir (Roth and Bicier. 1987). Katkılama sonucu oluşan solitonun enerji düzeyi poliasetilenin yasak enerji aralığının ortasında yer alır. Poliasetilen ve diğer konjuge polimerlerde katkılama ile polaronik hatalar da oluşur ve polaronun elektronik enerji düzeyleri, yasak enerji aralığında simetrik olarak iletkenlik ve değerlik bandına yakın konumlarda yer alır. Katkı maddesinin fazla eklenmesi halinde veya elektrokimyasal olarak katkılama miktarının dolayısı ile polaronların derişimi daha da arttırılırsa, polaronlar kendi aralarında etkileşerek bipolaronları oluştururlar. Soliton türü hataların sadece zincir boyunca aktarımının mümkün olmasına karşılık bipolaronik hataların bir zincir üzerinden diğerine atlayabilecekleri de belirtilmiştir. Sonuç olarak yukarıda açıklandığı gibi katkılama ile polimerlerde, yasak enerji aralığındaki enerji düzeylerine yerleşen soliton, polaran ve bipolaron gibi yapılar polimerlere iletkenlik kazandırmaktadır. 8.3. İletken Polimerlerin Uygulama Alanları: İletken polimerlerin en önemli uygulama alanlarından birisi doldurulabilir pillerdir. Bunun yanında bu malzemelerin elektronikte ve elektrokimyasal çalışmalarda önemli uygulamaları ortaya çıkarılmıştır. Poliasetilenin elektrokimyasal yöntemlerle hem anyonik hem de katyonik olarak katkılanabileceğinin bulunması ile doldurulabilir pillerde elektrot malzemesi olarak kullanımı gerçekleştirilmiştir. Kurşun asitli akü ile karşılaştırıldığında poliasetilen pilinin çok hafif olduğu ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğu anlaşılmıştır. Ancak poliaserilen pilinin hava oksijeni ile bozunduğu ve termal kararlılığının katkılama ile azaldığı saptanmıştır (Valhatra et al. 1986). Doldurulabilir piller için elektrot malzemesi olarak polipirol, politiyofen ve polianilin havada daha kararlı olduklarından pollasetilene tercih edilmektedirler. Polipırolden yapılmış doldurulabilen pil Almanya'da BASF firması tarafından imal edilmiş olup halen denenmektedir. İletken polimerlerin diğer bir uygulama alanı da elektrokatalizdir. Polipirol içinde tutuklanmış ftalosiyanin anyonunun oksijenin elektro indirgenmesini katalizlediği kanıtlanmıştır. İletken polimerler fotoelektrokimyasal hücrelerde elektrot malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Örneğin elektrokimyasal olarak hazırlanmış politiyofen güneş ışığı ile aydınlatıldığında önemli miktarda fotoakımın oluştuğu gözlenmiştir. Ayrıca fotoelektrokimyasal hücrelerde kullanılan yan iletken elektrotlar veya tozlar iletken polimerlerle kaplandığında istenmeyen fotokorozyon olayının önlendiği bulunmuştur (Valhatra et al., 1986). Buna ek olarak iletken polimerlerin bünyesine sokulabilecek ve görünür bölgede ışığı absorblayan bir boyar madde yardımı ile elektrot tepkimesi sensitize edilebilmekte ve güneş enerjisi ile daha verimli bir biçimde hidrojen gazı üretilebilmektedir. Bu tür bir uygulamada polipirolle kaplı nTiO2 üzerine anyon halinde yerleştirilen florosein yardımıyla fotokatilitik yoldan hidrojen oluşumu gerçekleştirilmiştir (Yıldız et al., 1989). Bundan başka polipirolle kaplı altın mikroelektrotlarla kimyasal transistorun yapımı gerçekleştirilmiştir. İletken polimerlerin iletkenlik değerleri katkılanmayla orantılı olarak yalıtkan ve metalik değerler arasında değiştirilebildiğinden, bunların açma-kapama ve hafıza elemanı olarak elektrooptik uygulamalarda kullanılmaları da mümkün olmaktadır.Kaynakwh webhatti.com: Ayrıca yukarıda özetlenen uygulamalar dışında iletken polimerier nem sensörü, gaz sensörü ve radyasyon detektörü olarak da kullanılmaktadır. Bu tür sensör uygulamaları polimerlerin iletkenlik değerlerinin ortamdaki nem miktarı, radyasyon miktarı ve NO, NO2, CO kısmi basınçlarıyla değişmesi esasına dayanmaktadır. Bazı ilaçların elektriksel sinyaller uygulanarak mikrodozajlar düzeyinde belli zaman aralıklarında ve istenilen bir hızda bir yüzeyden belli bir ortama salınması, modern tıp uygulamalarında önemlidir. Seramikler Seramik bir veya birden fazla metalin metal olmayan element ile birleşmesi ve sinterlenmesi sonucu oluşan inorganik bileşiktir. Genellikle kayaların dış etkiler sonucu parçalanmasıyla oluşan maddelerden meydana gelmişlerdir. Kayaçlardan ayrılan maddelerin (kil, kaolen vb) yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi sonucu oluşturulan malzemelere seramik denir. Örneğin: cam, kremit, tuğla beton vb. maddeler bu gruba girmektedir. Ayrıca günlük hayatımızda sıkça kullanılan porselenler de bu grupta yer almaktadırlar. Bütün bunlar düşünüldüğünde seramiklerin bizim için öneminin ne denli büyük olduğu anlaşılmaktadır. SERAMİK MALZEMENİN SINIFLANDIRILMASI Seramik malzemenin bünye yapısını esas alarak aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. I- Boşluklu seramik malzeme A) Kaba seramikler 1- Pişmiş toprak malzeme • Tuğla ve Kiremit • Taşıyıcı döşeme malzemesi • Değişik kaplama malzemesi • Dekoratif malzeme • Diğer pişmiş toprak malzeme 2- Ateşe dayanıklı malzeme (refrakter malzeme) B) İnce seramikler - Fayanslar • Adi fayanslar • Karo ve Sıhhi tesisat fayansları • Kalaylı fayanslar • Mozaik fayanslar • Plaket fayanslar • Bisküvi fayanslar II-Yarı boşluklu seramikler • Kaplama malzemesi • Sıhhi tesisat malzemesi III-Boşluksuz seramik malzemeler A) Greler • Karo ve Mozaik greler • Sıhhi tesisat greler • Kimyasal endüstrisi greler B) Porselenler • Sıhhi tesisat malzemesi • Alçak ve yüksek gerilim izolatörleri • Mutfak eşyası • Mozaik porselenler • Özel porselenler • Bisküvi porselenler I-BOŞLUKLU SERAMİK MALZEMELER Boşluklu seramikler, kullanılan kilin çalışma derecesinden daha düşük bir ısı derecesinde pişirildiklerinden boşluklu bir bünyeye sahiptirler. Bu nedenle ısı geçirme, su emme, setlik ve görünüş yönlerinden, ayrıca, ateşe dayanıklı olanları yüksek ısıya dayanıklılık yönünden diğer seramik malzemelerden önemli farklılıklar gösterirler. Bunlar, • Boşluklu olduklarından ısı geçirme kabiliyetleri diğer seramiklere göre daha azdır. Diğer bir değişle ısı tutucuları daha yüksektir. • Su emmeleri, ancak bir sır tabakası ile örtüldükleri zaman önlenebilir. Sırlanmamış olanları veya sırlanmış olanları sırsız yüzleri dile değdirildiğinde, dildeki ıslaklığı emerek dile yapışırlar ve boşluklu oldukları bu yolla anlaşılır. • Sertlikleri azdır. Bir çelik parçasıyla çizilebilirler. Bazılarında (Karo-fayans) çelikle çizme halinde derinliği olan bir çizgi meydana gelir. • Görünüşleri pürüzlü ve toprağımsı bir görünüme sahiptirler. II-YARI BOŞLUKLU SERAMİK MALZEMELER Yarı boşluklu seramik malzemeler özellikleri yönünden boşluklu seramiklerle boşluksuz seramikler arasında yer alır. • Boşluklu olanların aksine çelik’le çizilmezler, bir miktar dile yapışma özelliği gösterirler. • Pratikte su geçirmez olarak kabul edilirler. Boşluk oranları % 3-4 dolayındadır. • Beyaz, renkli veya opak görünümde olabilirler. III-BOŞLUKSUZ SERAMİK MALZEMELER Boşluksuz seramikler, kullanılan kilin camlaşma derecesinde pişirilmiş olduklarından camsı bir bünye yapısına sahiptirler. Bu nedenle ısı geçirme dirençleri düşük, su emmeleri pratik olarak % 0 sertlikleri çelikten fazla ısıya dayanıklılıkları boşluklu seramiklerden (ateşe dayanıklı olanlar hariç)fazladır. • Bünyesinde boşluk olmadığından ısı depo etme kabiliyetleri zayıftır. Dolayısıyla bu nedenle kullanılmamalıdırlar • Boşluksuz olduklarından su emmezler. Bu nedenle, ancak dekoratif amaçlarla sırlanırlar. Boşluklu olmadıklarından dile değdirildiği zaman dile yapışmazlar. Buradan boşluksuz oldukları anlaşılır. • Sertlileri fazladır. Bir çelik parçasıyla çizilmeye çalışıldığında çizilmezler. Üzerinde meydana gelen iz çeliğin aşınması ile bıraktığı izdir. Bu nedenle dikkatli olunması gerekir. Mohs sertlikleri 9 civarındadır. • Özellikle kırık yerlerin görünüşü camsı bir görünüştedir. • Özgül ağırlıkları ve birim ağırlıkları diğer seramik türlerinden yüksektir. SERAMİK MALZEMENİN ÜRETİMİ Seramik malzeme üretiminde kilin seramik malzeme haline gelebilmesi için başlıca dört üretim aşamasından geçmesi gerekir. Bunlar, • Hamurun hazırlanması • Hamurun şekillendirilmesi • Hamurun kurutulması • Hamurun pişirilmesi’dir. Bu aşamalardan herhangi birindeki bir hata, diğer aşamalardaki işlemler doğru olsa bile, elde edilecek seramik malzemenin niteliğini bozacaktır. • Hamurun hazırlanma safhası, kilin değişik vasıtalarla yataktan veya ocaktan çıkarılmasını, çürütme havuzunda dinlendirilmesini, gerekli maddeler karıştırılmasını, parçalanıp öğütülmesini, inceltilmesini ve gereken miktarda rutubetlendirilmesini kapsar. • Şekillendirme safhasında, kil, ilerde görülecek değişik yöntemlerle, istenilen malzeme biçiminde şekillendirilir. • Kurutma safhası, kil içine katılan ve şekillendirme için gerekli suyun ısı yardımı ile buharlaştırılması amacıyla uygulanır. Böylece, çiğ malzeme pişirilmeye uygun bir niteliğe kavuşur. • Pişirme safhası ise seramik malzemeye esas niteliği kazandıran sonuncu üretim safhasıdır. Bu dört üretim işlemi sonunda, kil, sert, deforme olmayan ve belirli mekanik, fiziksel ve kimyasal niteliklere sahip malzeme haline gelir. SERAMİK SIRLARI Sır, seramik malzemenin ya doğrudan doğruya yüksek sıcaklıkta kendisinin camlaşması veya seramik malzeme üzerine sürülen metal oksitlerin seramik malzemenin pişme derecesinden daha düşük bir sıcaklıkta camlaşması suretiyle meydana gelen ve seramik malzemeye belirli yeni özellikler kazandıran bir tabakadır. Sırların ilkel maddesi olarak genellikle metal oksitler kullanılır. SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, SnO gibi. Seramik malzemeler şu amaçla sırlanır: • Su geçiren bir seramik malzemeyi su geçirmez hale getirmek. • Boşluklu veya boşluksuz bir seramik malzemeyi renklendirmek ve iyi bir görünüş kazandırmak için , • Seramik malzemeyi kir tutmaz ve kolay temizlenir hale getirmek için, Boşluksuz seramik su geçirmediği için bunların sırlanmaları özellikle son iki amaçla yapılır. Bunun ötesinde, döşeme kaplaması olarak kullanılacak seramik malzemenin ister boşluklu ister boşluksuz olsun, sırlanmaları; • Sırın aşınma dayanımı zayıf olduğundan • Sır, yürüme emniyetini azalttığından doğru değildir. SERAMİK MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Geometrik özellikler: Bu özellik, yapı malzemesi olarak üretilen seramik malzemelerin boyutları ve bu boyutlardaki tolerans değerleri ile ilgilidir. T.S 202’ye göre normal karo fayansların boyutları 150x150x5,5 mm olacaktır. Uzunluk ve genişlikteki tolerans ± % 1 kalınlıktaki tolerans ± % 10 olmalıdır. Birim ağırlık: Birim ağırlık, 105º C ısıdaki etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulmuş bir seramik malzemenin ağırlığının, geometrik yol ile bulunan dış hacmine bölünmesi ile elde edilir. Bu değerlerin hesaplanmasında, delikli olan seramik malzemelerin delik hacimlerinin dış hacimden düşülerek hareket edilmelidir. TS 705’e göre fabrika tuğlaları imal metotları yönünden Sinterleşmemiş tuğlalar ve Klinker tuğlaları olarak iki sınıfa ayrılmaktadır. Sinterleşmemiş tuğlalar; Dolu, düşey delikli ve yatay delikli olarak üç alt sınıfa; Klinker tuğlaları ise iki sınıfa ayrılır. Hacim ağırlık:Hacim ağırlığı, 105º C ısıdaki etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulmuş malzemenin ağırlığının, malzemenin geometrik yolla bulunmuş hacmine bölünmesi ile bulunur. Aynı hamurdan yapılmış seramik malzemeler içinde delikli olanların hacim ağırlığı dolu oranından küçüktür. TS 704’e göre harman tuğlalarında en büyük ortalama hacim ağırlığı , dolu harman tuğlaları için 1,80 kg/dm3 düşey delikli harman tuğlaları için 1,40 kg/dm3olmalıdır. Dolu tuğlalar için 1,80 kg/dm3 Düşey delikli tuğlalardan Seyrek delikli tuğlalar için 1,40 kg/dm3 Az delikli tuğlalar için 1,20 kg/dm3 Çok delikli tuğlalar için 1,00 kg/dm3 Yatay delikli tuğlalar için 050-0,80 kg/dm3 Klinker tuğlalar için 1,80 kg/dm3 Su emme: Su emme özelliği, seramik malzemeler içinde boşluklu olanlar için önem kazanır.Bunların içinde tuğlalar ve kiremitler için bu özellik daha önem kazanır. Su emme oranı seramik malzemenin kullanılma amacını belirleyen bir büyüklüktür. Bu büyüklük malzemenin ne oranda boşluklu oranda olduğunu gösterdiği için aranan fonksiyonu karşılayabilecek bir büyüklükte olmalıdır. Özgül su emme: Bir dakika sürede 1 dm2 alanda kapiler olarak emilen su miktarının gr olarak değeridir. Özellikle tuğla duvarlarda harcın suyunu emerek hidratasyon olayını sınırlamaması için tuğlaların özgül su emme değerinin 12-15 gr/dm2 olması istenir. Dona dayanıklılık: TS dona dayanıklılık özelliği fayanslar, kiremitler ve fabrika tuğlaları için aranan özelliktir.TS 202’ye göre dona dayanıklılık aranan fayanslar 25 kez uygulanan dondurma ve çözme işlemi sonucunda çatlama, kopma ve parçalanma görülmemesi gerekmektedir.TS 562’ye göre dona dayanıklılık deneylerinin bitiminden en az 24 saat sonra göz ile muayenede hiçbir kiremitte, kullanma sırasında zararlı olabilecek çatlak, kopma, pullanma ve dağılma gibi hasar görülmemelidir. Bir köşesinden tutarak tutularak bir demir parçası ile kiremide vurulması halinde tannan bir ses vermelidir.Dona dayanıklılık deneyi görmüş kiremitler üzerinde yapılacak eğilme deneyi sonunda kırılma yükü değerinin hiç birisi 90 kgf’ten, ortalarında ise 150 kgf’ten, az olmamalıdır. Isı iletkenliği: Seramik malzemelerin ısı iletkenliği, diğer malzemeler için olduğu gibi hacim ağırlıklarının azalması ile küçülür. Bu nedenle, boşluklu seramik malzemelerin ısı iletkenliği boşluksuz seramiklerinden daha küçüktür. Malzemenin boşluklu olmasının yanı sıra, delikli olarak yapılması ısı iletkenliği küçüleceği gibi, deliklerin şaşırma olarak düzenlenmesi de ısı akısının yolunu uzatacağı için ısı iletkenliğini küçültür. Isı genleşme katsayısı (ısıl genleşme): Her madde ısınması sonucu genleşir, yani hacmi büyür. “Genleşme; ısı enerjisinin, maddenin atomlarına denge durumları etrafında titreşim yaptırmasından doğar. Birbirinden uzaklaşan atomlar cismin hacminin artmasına sebep olurlar”.Isı genleşme katsayısı, birim uzunluktaki bir cismin, sıcaklığının 1º C arttırılması halinde yaptığı uzama miktarıdır.TS 202’ye göre karo fayansların ısı genleşme katsayısı 5x10-6 – 9x10-6 arasında olmalıdır. Rengin ışığa dayanımı:Bilindiği gibi, güneş ışıları zamanla bir çok yapı malzemesinin rengini giderir. Bu nedenle, özellikle bitirim malzemelerinde (cephe kaplaması, döşeme kaplamaları), malzeme rengini zamanla güneş ışınlarından dolayı solması, bozulması beklenir. Seramik malzemeler, genellikle metal oksitlerle renklendirilmiş olduklarından (örneğin; pişmiş toprak kilde doğal olarak demir oksit bulunur) güneş ışınlarına karşı iyi bir dayanın gösterirler SERAMİK MALZEMELERİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Seramik malzemelerin yapıda kullanılmaları ile ilgili olarak karşılaşabilecekler bazı belirgin kimyasal olaylar ve etkenler vardır. Bunlar: 1) Çiçeklenme ( Effloresans) olayı 2) Seramik Malzemede Kireç ve Manyezi Bulunması 3) Seramik Malzemenin Asit,Alkali ve Deterjanlara Dayanıklılığı 1-Çiçeklenme Olayı: Çiçeklenme boşluklu seramiklerde–genellikle pişmiş toprak malzemede görülen bir kimyasal olaydır. Çiçeklenme harçta ve pişmiş toprak malzemede bulunan, suda eriyebilen nitelikteki tuzların malzemedeki kılcal boşluklardan hareket ederek yüzeye çıkmaları ve burada suyun buharlaşması sonucu birikmesi olayıdır. Çiçeklenmeye Sebep Olan Suda Eriyebilen Nitelikteki Tuzların Başlıcaları Şunlardır: a) Sülfatlar: Na2SO4(Glamber tuzu), CaSO4.2H2O b) Klorürler, Nitratlar, Karbonatlar c) Diğer tuzlar: Vanadyum, Manganez, Demir, Molipden ve Krom tuzları Çiçeklenme, genellikle bir tuğla duvarda önemli bir bozulamaya sebep olmamakla birlikte, sıvalı ya da sıvasız olsun, duvarın görevini bozar. Örneğin iyi pişmemiş tuğlaların yüzeyinde tozlanmaya veya yapraklanma(pullanma) şeklinde dökülür. Çiçeklenmeyi Doğuran Olaylar: Çiçeklenme değişik olaylar sonucu meydana gelebilir. • Malzemenin yanlış depolanması. • Pişmiş toprak malzemenin uygulamasında kullanılan harçtaki bağlayıcı maddede bulunan serbest kireç, pişmiş toprak malzemede bulunan Na2SO4 ile birleşerek CaSO4, 2H2O meydana getirir. Bu da çiçeklenmeye sebep olur. • Linyit kömürü ile pişen tuğlalarda, dumanda bulunan kükürtlü gazlar tuğlada Na2SO4 (glamber tuzu) meydana getirir. Çiçeklenmenin Giderilmesi: Çiçeklenme, genellikle suyla yıkanmak ve fırçalanma suretiyle giderilebilir. Ancak, değişik kökenli çiçeklenmelerde çiçeklenmenin giderilmesinde de farklılıklar vardır. • Tuğlaların veya pişmiş toprak malzemelerin daima kuru yerlere konulması ve depolanması gereklidir. • Tuğlaların yüzeylerindeki döküntüler HCl asidi ile temizlenerek giderilebilir. • Na2SO4 ‘den oluşan çiçeklenmeler su ile yıkanarak giderilir. • Karbonatlara bağlı olan çiçeklenmeler asitlerle temizlenebilir. Çiçeklenmelerin, duvarın yapımı sırasında önlenmesi amacı ile alınacak tedbirler: a-Zemin sularına karşı duvarları su geçirmez hale getirmek. b- Duvar ve kaplama malzemesini harç ile yerine yerleştirmeden evvel su ile tamamen doyacak derecede su içinde bırakmamak. c- Yeni yapılmış yapı kısımlarını yağmura karşı korumak. d- Letiyeli çimentoları kullanmamak. 2) Seramik Malzemede Kireç Ve Manyezi Bulunması: Pişmiş toprak hamurunda bulunan CaCO3 ve MgCO3 kilin pişmesi sırasında CaO ve MgO‘e dönüşür. CaCO3 ----------> CaO+CO2(Dolomit), MgCO3 ----------> MgO+CO2(Dolomit) Bazı hallerde her ikisi beraber bulunur(dolomit). Pişmiş toprak içinde CaO veya MgO olarak bulunan kireç veya manyezi, su ya da nem ile karşılaştığı zaman HİDROKSİT haline dönüşür. Ve bir hacim artması meydana gelerek pişmiş toprak malzemeye zarar verir. CaO+H2O ----------> Ca(OH)2 ve MgO+H2O ----------> Mg(OH)2 Meydana gelen hidroksit, büyüklüğüne ve pişmiş toprak malzeme içindeki yerine göre pişmiş toprağın kısmen veya tamamen parçalanmasına sebep olur. TS 562’ye göre oluklu kiremitler(Marsilya tipi kiremit) 2 saat kaynar suda bırakıldıktan sonra sudan çıkarılır ve deneye tabi tutulan 5 kiremit göz ve el ile ölçülmek suretiyle muayene edilir. Patlakların derinliği 1mm duyarlıklı ölçülür. Yapılan bu muayeneler sonunda: • Patlaklarının hiçbirinin derinliği 3mm’yi geçmemelidir. • Patlakların kiremit yüzeyinde ölçülen en büyük çaplarının toplamı 12cm’den fazla olmamalıdır. • Çatlak, kopma vb. gibi diğer hasarlar kiremitlerin kullanılması sırasında zararlı olabilecek derecede olmamalıdır. SERAMİK MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ 1- Seramikler sert ve gevrek malzemelerdir. Gevrek olmaları, İç yapı kusurları, çentikler, çizikler, mikro çatlaklar ve gerilme yığılmasına sebep olurlar. Çekme etkisinde kolay kırılırlar. 2- Basınç mukavemetleri yüksek, çekme mukavemetleri düşüktür. 3- Seramiklerde kayma direnci çok yüksektir ve kırılgandırlar. Aşındırıcı malzeme olarak geniş ölçüde kullanılırlar. Zımpara tozu çoğunlukla Al2O3 içerir. SERAMİK MALZEMELERİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER Seramikler genellikle yalıtkan malzemelerdir. Elektriği iletmezler fakat elektrik alanına tepki gösterirler. Kondansatör üretiminde kullanılır. Kilden üretilen refrakter malzemeler yüksek sıcaklığa dayanıklıdır. Ve iyi yalıtım sağlarlar. Bunun için yüksek oranda silis, alüminat ve magnezyum oksit içeren killer kullanılır. Alüminat oranı arttıkça ateşe dayanıklılık artar. Asidik ateş tuğlalarında ana bileşen silis, bazik ateş tuğlalarında magnezyum oksittir. SERAMİK YAPI MALZEMELERİ VE YAPIDA KULLANIMLARI Kiremit,tuğla,çini,fayans ve seramik ürünlerinin tamamı kilin pişirilmesiyle elde edilmektedir. Killer ne kadar saf olursa ateşe ve kimyasal etkilere o kadar iyi direnç gösterirler. Saf kilden yapılan boşluklu beyaz renkli seramik malzemeye FAYANS adı verilir. Fayansın geçirimsiz olmasını sağlamak için bir sır tabakası ile kaplanması gerekir. İlk pişirmeden sonra sır maddesi sürülerek ikinci pişirme işlemi sonucu fayans elde edilir. En iyi yağ alıcı madde, kuvartz taneleri ve silis kumlarıdır. Eritici malzemeler (feldispat)ile yağ alıcı maddelerin (Kalker)karışımına da PORSELEN adı verilir. I-Seramik Duvar Malzemeleri Ve Yapıda Kullanım Yerleri Delikli tuğlanın yapıda kullanılması ile sağladığı avantajlar şunlardır. • Tuğlanın delikli olması yapının ağırlığını azaltmakta ve buna bağlı olarak bir çok fayda sağlamaktadır. • Duvarın delikli tuğla ile yapılması yapının toplam ısı kaybını azaltmaktadır. Böylece tesis ve işletme masrafları azalmaktadır. • Düşey delikli tuğla kullanılması halinde kullanılan harç tuğlaların deliklerine girdiği için duvarın yatay kuvvetlere karşı dayanımı artmaktadır. • Tuğlanın delikli olması ağırlığını azalttığında tuğla büyük ebatta yapılabilmektedir. • Tuğlanın delikli olması kullanılan harcın rutubet köprüsü olmasını da büyük ölçüde engellemektedir. 1-Taşıyıcı Duvar Malzemeleri: Taşıyıcı duvar malzemesi yığma yapı sisteminde kullanılabilen seramik yapı malzemesidir.Bu sistemde kullanılan normal tuğlalar ve yığma blok tuğlalardır. a) Normal Tuğlalar :Boyut yönünden; kalınlığı 5,0-7,0 cm genişliği 9,5-11,5 cm ve uzunluğu 19,5-23,0 cm sınırları arasında değişen tuğlalardır. Harman tuğlası ve fabrika tuğlası olarak 2 şekilde incelenir. • Harman Tuğlası: Harman tuğlası üretimi ilkel yöntemlere dayalı bir tuğla olması nedeniyle mekanik nitelikleri düşük bir tuğladır.Basınç dayanımı bakımından şartnamelerde öngörülen değerlerin altında kalmaktadır. • Fabrika Tuğlaları: Taşıyıcı nitelikteki fabrika tuğlaları normal dolu tuğla, normal delikli düşey tuğla ve prese tuğlalardır. Normal tuğlalar dolu olarak üretildiği gibi, yatay veya düşey delikli olarak da üretilirler. Delikli tuğlalar üretimlerindeki kolaylık ve rasyonellik nedeniyle de dolu tuğlalara nazaran önemli bir üstünlük sağlar. Delikli olmaları kurutulmalarını ve pişirilmesini sağlar, böylece dayanımı artırır. Prese tuğlalar ise, normal dolu tuğla hamuru halinde şekillendirilen çiğ, kil hamurunun bir miktar kurutularak, preslenecek bir kıvama gelmesinden sonra preslenmesi ile elde edilir. b) Yığma Blok tuğlaları: Kılıcına durumdaki normal tuğlanın çift sayıda ve derz payları hariç tutulmak suretiyle yan yana gelmesinden blok tuğla meydana gelir. Bu şekilde iki normal tuğlanın yan yana gelmesi dörtlü blok oluşur. Yığma blok tuğlalar delikleri daima düşey olacak şekilde üretiriler ve bu şekilde kullanılırlar. Böylece yığma blok tuğlanın bütün net kesiti almış olur. 2-Taşıyıcı Olmayan Duvar Malzemeleri Taşıyıcı olmayan duvar malzemesi karkas (iskelet) yapı sisteminde kullanılabilen ve sadece kendi yüklerini taşıyan seramik yapı malzemesidir. • Normal Tuğlalar (Yatay Delikli) • Karkas Blok Tuğlalar • Kesikli Harç Tabakası Sağlayan Blok Tuğlalar • Sıvanmayan Blok Cephe Tuğlası II- Seramik Döşeme Malzemeleri Ve Yapıda Kullanım Yerleri Seramik döşeme malzemesi: Seramik malzemenin taşıyıcı strüktürü doğrudan doğruya kendisinin, betonun ve çeliğin meydana getirmesi veya beton ve çelikten meydana gelen taşıyıcı strüktür içinde sadece dolgu malzemesi niteliğinde oluşuna göre iki kısma ayrılır; • Taşıyıcı nitelikteki taşıyıcı döşeme malzemesi, • Taşıyıcı olmayan döşeme malzemesi Taşıyıcı malzeme ile yapılan döşemelere, taşıyıcı seramik döşemler, taşıyıcı olmayan döşeme malzemesi ile yapılanlara da asmolen döşemeler denir. III- Seramik Kaplama Malzemeleri Ve Yapıda Kullanılmaları Seramik kaplama malzemesi, düşey veya eğik yüzeylere harç vb. yapıştırıcı malzeme ile tespit edilen bir bitirici malzemedir. Niteliği kullanılacağı yere göre değişir. Seramik malzeme ile kaplanacak duvar, döşeme vb.yüzeyler rijit yüzeyler olması gerekir. Elastik ve hareketli yüzeyler rijit kaplama malzemesinin kaplanması için uygun yüzeyler değildirler. Bu nedenle kaplanacak yüzeylerin beton, taş, tuğla, harç vb. gibi kargir malzeme niteliğinde olması gerekir. Seramik kaplama malzemesi genel olarak iki türe ayrılır 1- Döşeme kaplama malzemesi 2- Duvar kaplama malzemesi 1- Döşeme kaplama malzemeleri Seramik döşeme kaplama malzemesi yatay veya az eğimli satıhlara bitirme malzemesi olarak kaplanan yapı malzemesidir. Hem boşluklu hem de boşluksuz olarak üretilen bu kaplamalar değişik biçim ve boyutta olmak üzere • Döşeme tuğlaları • Pişmiş toprak karolar • Gre ve yarı-gre karolar • Mozaik greler vb. diğer döşeme kaplamalarıdır. Döşeme kaplamalarının yürüme emniyeti yönünden kaygan yüzlü olmaları gereklidir. Gre ve yarı-gre türünden olan seramik döşeme kaplamaları bünye yapıları nedeniyle suyu ve rutubeti geçirmezler. Seramik döşeme kaplamalarında üzerinde önemle durulması gereken konulardan birisi de kaplamanın harç ile aderansıdır. Boşluklu bünye yapısındaki seramiklerin çimento harcı ile aderansı kuvvetlidir. Boşluksuz bünye yapısında olan seramiklerin çimento harcı ile aderansı zayıftır. Bunu önlemek için kaplama malzemesinin harca gelecek olan yüzlerinde çeşitli şekillerde girinti ve çıkıntılar yapılır. Böylece harca yapışması sağlanmış olur. Döşeme tuğlaları:En yaygın olanları prese tuğlalarıdır. Bu tür kaplama malzemesi genellikle çimento harcı ile rijit bir döşeme üzerine tespit edilirler. Tuğlalar arasındaki derzler çimento dozajı daha yüksek olan bir harç ile doldurulur. Prese tuğlaları ile yapılmış döşeme kaplamaları, prese tuğlalarının boşluklu olması nedeni ile bir yürüme emniyeti sağlarlar. Bu yönden boşluklu seramik döşeme kaplamaları daha uygundur. Aşınma açısından ise daha az dayanıma sahiptir. Pişmiş Toprak Karolar:Pişmiş toprak karolar genellikle 20x20 cm boyutunda olmak üzere üretilirler. Derzler çimento şerbeti ile doldurulması gereklidir. Pişmiş toprak döşeme karolarının hamurları iri taneler bulunmayacak derecede iyice inceltilmelidir. Aksi halde bu taneler karo yüzünde şekillendirme sırasında boşluklara yol açarlar. Pişmiş toprak karolar daha çok mutfak, hol, antre, koridor gibi yerlerde kullanılırlar. Gre ve yarı-gre karolar: Gre karolar 10x10, 15x15, 10x15 cm boyutlarında üretilirler. Kalınlıkları küçük karolarda 7-10 mm, büyük karolarda ise12-15 mm arasında değişmektedir. Bu karolar gre hamurundan preslenmek suretiyle şekillendirilirler. Şekillendirme sırasında gre hamurunun içindeki su miktarı % 5 civarındadır. Hamurun preslenmesi için yaklaşık olarak 300-3500 kg/cm2 bir basınç uygulanır. Yarı-gre döşeme kaplamaları boyut yönünden gre karoların bulunduğu boyutlarda bulunmakla birlikte başka boyutlarda da üretilmektedir. Boyuttan ötede aralarındaki önemli fark, yarı grelerin az miktarda boşluk ihtiva etmeleridir. Mozaik Greler: Diğer grelerden ayıran yönleri sadece mozaik tekniğinde uygulanmalarından ileri gelmektedir. En çok rastlanan boyutları 20x20 ve 40x40 mm olanlarıdır. Ancak 50 mm’den büyük olanlara mozaik gre olarak adlandırmak doğru değildir. Kalınlıkları 5-6 mm arasında değişmektedir. Uygulanması diğer plakların uygulanmasından farklıdır. 2-Duvar kaplama malzemeleri ve kullanımları: Duvar kaplama malzemesi, düşey veya düşeye yakın eğimdeki duvar ve eğimli yüzeylere kaplanan bitirme malzemesidir.Boşluklu, boşluksuz veya yarı boşluklu seramik malzemeden üretilen bu malzeme ; • Sırlı veya sırsız prese kaplama tuğlaları • Pişmiş toprak plaket kaplamaları 1- Fayanslar 2- Çinile 3- Yarı boşluklu plaket kaplamalar 4- Gre kaplamalar 5- Gre mozaik kaplamalar 6- Porselen mozaik kaplamalar gibi kaplama malzemeleridir. İki yönden döşeme kaplamalarından ayrılır. a) Duvar kaplamalarında gerek aşınma ve gerekse darbe etkisi açısından kaplama kalınlıkları döşeme kaplamalarınkine göre daha azdır. b) Duvar kaplamaları aşınmaya maruz olmadığından sırlı olarak üretilebilir ve kullanılırlar. Boşluklu seramik kaplama kullanılması halinde su buharının duvarı kat etmesi nedeniyle yoğunlaşma söz konusu olmayacaktır. Buna karşılık boşluksuz bir kaplama kullanılması halinde su buharının kat etmemesi nedeniyle önemli problemler meydana gelmektedir. Karo Fayans Kaplamalar: Özellikle duvar ve tezgah kaplaması olarak kullanılan karo fayansların bir yüzleri sırlıdır.Islak hacimlerde duvar kaplaması olarak kullanıldığı gibi ameliyathanelerde laboratuarlarda ve steril oda gibi hacimlerde özellikle kolay temizlenebilen kir tutmayan bir kaplama olarak kullanılır. Sırlı Kaplama Tuğlaları: Prese kaplama tuğlaları veya düşey delkli kaplama tuğlaları sırsız olarak kullanılabilecekleri gibi sırlanarak ta kullanılabilirler.Sırlanmış yüzeyde harcın aderansı zayıf olacağı için tuğlanın dışta görülen kısmının sırlanması yeterlidir.Daha çok dekoratif amaçlı kullanılırlar. Mozaik Duvar Kaplamaları: Mozaik kaplama deyimi küçük boyutlu kaplama malzemesinin kaplama işlemini ifade eder.Diğer bir deyişle bir kaplama tekniğinin adıdır bir yüzlerinden kağıda veya plastik bir örgüye yapıştırılmış çok sayıda mozaik kaplamanın bir arda kaplanması şeklinde uygulanmaktadır. Akustik Duvar Kaplamaları :Belirli frekanstaki ses titreşimlerinin yutulmasını sağlamak üzere kaplama veya bölme malzemesi yüzüne açıkmış deliklerin cam yünü ile doldurulmasından meydana gelir. Sağladığı Faydalar, 1) Bu tür malzemeler büyük ses emicilik sağlar 2) İyi bir akustik izolasyon sağlar 3) Akustik bölme elemanı klasik duvar malzemesinden daha pahalı değildir 4) Camlaşma derecesinde pişirildiklerinden temizlenmeleri kolaydır. İletken, Yalıtkan ve Yarı İletkenler Yeryüzündeki bütün maddeler, atom 'lar dan oluşmuştur. Atom ise ortada bir çekirdek ve bunun etrafındaki değişik yörüngelerde hareket eden elektronlardan oluşmaktadır. Elektronlar, negatif elektrik yüküne sahiptirler. Bir etkime yolu ile atomdan ayrılan elektronların bir devre içerisindeki hareketi, elektrik akımını oluşturur. Elektronların her madde içerisindeki hareketi aynı değildir. Elektron hareketine göre maddeler üçe ayrılır: - İletkenler - Yalıtkanlar - Yarı iletkenler İletkenler İletkenlerin başlıca özellikleri: Elektrik akımını iyi iletirler. - Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve elektriksel etki altında kolaylıkla atomdan ayrılırlar. - Dış yörüngedeki elektronlara Valans Elektron denir. - Metaller, bazı sıvı ve gazlar iletken olarak kullanılır. - Metaller, sıvı ve gazlara göre daha iyi iletkendir. - Metaller de, iyi iletken ve kötü iletken olarak kendi aralarında gruplara ayrılır. - Atomları 1 valans elektronlu olan metaller, iyi iletkendir. Buna örnek olarak, altın, gümüş, bakır gösterilebilir. - Bakır tam saf olarak elde edilmediğinden, altın ve gümüşe göre biraz daha kötü iletken olmasına rağmen, ucuz ve bol olduğundan, en çok kullanılan metaldir. - Atomlarında 2 ve 3 valans elektronu olan demir (2 dış elektronlu) ve alüminyum (3 dış elektronlu) iyi birer iletken olmamasına rağmen, ucuz ve bol olduğu için geçmiş yıllarda kablo olarak kullanılmıştır. Yalıtkanlar Elektrik akımını iletmeyen maddelerdir. Bunlara örnek olarak cam, mika, kağıt, kauçuk, lastik ve plastik maddeler gösterilebilir. Elektronları atomlarına sıkı olarak bağlıdır. Bu maddelerin dış yörüngedeki elektron sayıları 8 ve 8 'e yakın sayıda olduğundan atomdan uzaklaştırılmaları zor olmaktadır. Yarı İletkenler Yarı iletkenlerin başlıca şu özellikleri vardır: - İletkenlik bakımından iletkenler ile yalıtkanlar arasında yer alırlar. - Normal halde yalıtkandırlar. - Ancak ısı, ışık ve magnetik etki altında bırakıldığında veya gerilim uygulandığında bir miktar valans elektronu serbest hale geçer, yani iletkenlik özelliği kazanır. - Bu şekilde iletkenlik özelliği kazanması geçici olup, dış etki kalkınca elektronlar tekrar atomlarına dönerler. - Tabiatta basit eleman halinde bulunduğu gibi laboratuarda bileşik eleman halinde de elde edilir. - Yarı iletkenler kristal yapıya sahiptirler. Yani atomları kübik kafes sistemi denilen belirli bir düzende sıralanmıştır. - Bu tür yarı iletkenler, yukarıda belirtildiği gibi ısı, ışık, etkisi ve gerilim uygulanması ile belirli oranda iletken hale geçirildiği gibi, içlerine bazı özel maddeler katılarak ta iletkenlikleri arttırılmaktadır. - Katkı maddeleriyle iletkenlikleri arttırılan yarı iletkenlerin elektronikte ayrı bir yeri vardır. Bunun nedeni Tablo 2.1 'de görüldüğü gibi, elektronik devre elemanlarının üretiminde kullanılmalarıdır. Elektroniğin iki temel elemanı olan diyot ve transistörlerin üretiminde kullanılan germanyum (Ge) ve silikon (Si) yarı iletkenleri gelecek bölümde daha geniş olarak incelenecektir. Tablo 2.1 - Elektronikte yararlanılan yarı iletkenler ve kullanılma yerleri. ADI KULLANILMA YERİ Germanyum (Ge) (Basit eleman) Diyot, transistör, entegre, devre Silikon (Si) (Basit eleman) Diyot, transistör, entegre, devre Selenyum (Se) (Basit eleman) Diyot Bakır oksit (kuproksit) (CuO) (Bileşik eleman) Diyot Galliyum Arsenid (Ga As) (Bileşik eleman) Tünel diyot, laser, fotodiyot, led Indiyum Fosfur (In P) (Bileşik eleman) Diyot, transistör Kurşun Sülfür (Pb S) (Bileşik eleman) Güneş pili (Fotosel) BİYOMALZEMELER Günümüzde büyük ilerlemelerin kaydedildiği bilim dallarından biri olan “biyomalzeme bilimi”nde, biyolojik sistemlerle etkileştiğinde uyum sağlayabilecek yeni malzemelerin geliştirilmesi için yoğun çaba harcanmaktadır. Biyomalzeme uygulamaları, malzeme bilimi, doku mühendisliği ve biyomedikal alanda yapılan çalışmalara birincil derecede bağlı olup, bilim alanlarının aşağıdaki resimde gösterildiği üzere senteziyle güçlenmiş ve başlı başına bir uzmanlık alanı haline gelmiştir. Biyomalzemeler, insan vücudundaki canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek ya da desteklemek amacıyla kullanılan doğal ya da sentetik malzemeler olup, sürekli olarak veya belli aralıklarla vücut akışkanlarıyla (örneğin kan) temas ederler. Bilimsel anlamda yeni bir alan olmasına karşın, uygulama açısından biyomalzeme kullanımı tarihin çok eski zamanlarına kadar uzanmakta. Mısır mumyalarında bulunan yapay göz, burun ve dişler bunun en güzel kanıtları. Altının diş hekimliğinde kullanımı, 2000 yıl öncesine kadar uzanmakta. Bronz ve bakır kemik implantlarının kullanımı, milattan önceye kadar gitmekte.Bakır iyonunun vücudu zehirleyici etkisine karşın 19. yüzyıl ortalarına kadar daha uygun malzeme bulunamadığından bu implantların kullanımı devam etmiştir. 19. yüzyıl ortasından itibaren yabancı malzemelerin vücut içerisinde kullanımına yönelik ciddi ilerlemeler kaydedilmiştir. Örneğin 1880’de fildişi protezler vücuda yerleştirilmiştir. İlk metal protez, vitalyum alaşımından 1938’de üretilmiştir. 1960’lara kadar kullanılan bu protezler, metal korozyona uğradığında ciddi tehlikeler yaratmıştır. 1972’de alumina ve zirkonya isimli iki seramik yapı herhangi bir biyolojik olumsuzluk yaratmaksızın kullanılmaya başlanmış ancak inert yapıdaki bu seramikler dokuya bağlanamadıklarından çok çabuk zayıflamışlar. Aynı yıllarda Hench tarafından geliştirilen biyoaktif seramikler, (örneğin biyocam ve hidroksiapatit) ile bu problem çözülmüş bulunuyor. İlk başarılı sentetik implantlar, iskeletteki kırıkların tedavisinde kullanılan kemik plakalarıydı. Bunu 1950’lerde kan damarlarının değişimi ve yapay kalp vanalarının geliştirilmesi, 1960’larda da kalça protezleri izledi. Kalp ile ilgili cihazlarda esnek yapılı sentetik bir polimer olan poliüretan kullanılırken, kalça protezlerinde paslanmaz çelik öne geçti. Bunun yanısıra, ilk olarak 1937’de diş hekimliğinde kullanılmaya başlanan poli(metilmetakrilat) (diş akriliği olarak da bilinir) ve yüksek molekül ağırlıklı polietilen de kalça protezi olarak kullanıldı. II. Dünya Savaşından sonra, paraşüt bezi (Vinyon N adıyla bilinen poliamid) damar protezlerinde kullanıldı. 1970’lerde ilk sentetik, bozunur yapıdaki ameliyat ipliği, poli(glikolik asit)’den üretildi. Kısacası, son 30 yılda 40’ı aşkın metal, seramik ve polimer, vücudun 40’dan fazla değişik parçasının onarımı ve yenilenmesi için kullanıldı. Biyomalzemeler, yalnızca implant olarak değil, ekstrakorporeal cihazlarda (vücut dışına yerleştirilen ama vücutla etkileşim halindeki cihazlar), çeşitli eczacilık ürünlerinde veteşhis kitlerinde de yaygın olarak kullanılmakta. Günümüzde, yüzlerce firma tarafından çok sayıda biyomalzeme üretilmekte. 2700’ü aşkın çeşitte tıbbi cihaz, 2500 kadar farklı teşhis ürünü ve yaklaşık 39.000 civarında değişik eczacılık ürünü, bu teknolojinin en büyük pazarını oluşturuyor. Ancak, halen biyomalzemeden kaynaklanan aşılamamış sorunlar da var. Bunların çözümünde doku mühendisliği ve gen tedavisi alternatif yaklaşımlar sunuyorlar. Özellikle nanoteknoloji, bilişim teknolojileri ve fabrikasyon yöntemlerindeki gelişmelere paralel olarak daha mükemmel biyomalzemelerin geliştirilmesi hedefleniyor. Biyomalzemeler temel olarak tıbbi uygulamalarda kullanılmalarına karşın, biyoteknolojik alandaki kullanımları da göz ardı edilmemeli. Bunlar arasında hücre teknolojisinde hücre ve hücresel ürün üretiminde destek malzeme olarak, atık su arıtımında adsorban (yakalayıcı tutucu) malzeme olarak, biyosensörlerde, biyoayırma işlemlerinde, enzim, doku, hücre gibi biyoaktif maddelerin immobilizasyonunda (tutuklanmasında) ve biyoçiplerdeki kullanımları sayılabilir . Biyomalzemelerin tarihine bakıldığında, 1900’lü yılların başında çeliğin önem kazandığı görülmüştür. Fakat çelikte oksidasyon olduğu için paslanmaz çelik , kobalt,krom kullanılmaya başlanmıştır. Biyomalzemeler arasında vücutta en uyumlu olanı altındır, çünkü asal bir elementtir. Daha sonraları, II.Dünya savaşından sonra bulunan cam şeklinde gözüken polimetilmetakrilatın (PMMA) vücutla tamamen uyumlu olduğu ortaya çıkmıştır. Bir diğer buluş, inorganik yapının bulunması kemiklerde uyumlu hidroksiapatit (biyoseramik), 60’lı yıllardan itibaren kalp kapakçıkları , 70’li yıllarda kontakt lens bulunan en önemli malzemelerdendir. Tarihte bulunan ilk biyomalzeme de asa yani bastondur . Biyomalzemelerin Kullanım Alanları’na bakıldığında insan hayatını çepeçevre kuşattığı görülmüştür. Maddeler halinde kısaca şu şekilde sıralanabilir: 1. Hastalıklı veya hasar görmüş kısımların yerine (diyaliz, protezler) 2. İyileşmeye yardımcı olmak (ameliyat ipliği(kat-küt),vidalar teller) 3. Fonksiyonelliği artırmak (lens kalp pili işitme cihazı) 4. Kozmetik problemleri düzeltmek (diş teli, deri implantasyonu, silikon) 5. Tedaviye yardımcı olmak (katater,direnaj) 6. Teşhise yardımcı olmak (biyoalgılayıcılar, endoskopi,enjektör) 7. Fonksiyon bozukluklarını düzeltmek(omuga fixatörleri)Yine sistemde kullanılan biyomalzemeleri de; -İskelet sistemi- protez, tel, vida -Kas sistemi- Kas yırtıklarında kat-küt kullanılıyor. -Sindirim sistemi- Mide ve bağırsaklardaki yırtıklar için kat-küt,endoskopi -Dolaşım sistemi- Kalp kapakçığı,stent,yapay damar -Solunum sistemi- Vücut sıvısıyla / gazıyla temasta olması gerekiyor (oksijenaratör), -Deri sistemi – Sargı bezi, yapay deri (Sargı bezi genelde polimerdir), -Boşaltım sistemi – Sonda , diyaliz makinesi, -Endokrin sistemi- Pankreas hücrelerinin kapsüllenmiş yapıları, -Üreme sistemi ,şeklinde sıralanabilmektedir. BİYOUYUMLULUK Biyouyumluluk kısaca, malzeme ve vücut sıvılarının kimyasal etkileşimi ve bu etkileşimin fizyolojik sonuçlarının vücuda ne kadar zarar verip vermediğidir. Bi malzemenin biyouyumlu olması için bulunduğu canlıdaki fizyolojik ortam tarafından kabul edilmesi gerekir. Bu yaklaşımlara rağmen biyouyumluluğun çok kesin bir tanımı yoktur. Çünkü kullanılan malzemenin vücudun neresinde ve ne amaçla kullanılacağı bu tanımı belirler. Direkt kanla temas edecek malzemeyle, direkt kemikle temas edecek malzemenin biyouyumluluk tanımları birbirinden çok farklıdır.Başka bir tanımla biyomalzemeler, yaşayan sistemlerin içerisinde veya onlarla ilişkide olan sistematik ve farmakolojik olarak reaksiyona girmeyen malzemelerdir.Araştırmacılar , “biyomalzeme” ve “biyouyumluluk” terimlerini, malzemelerin biyolojik performanslarını belirtmek için kullanmışlardır. Biyouyumluluk, bir biyomalzemenin en önemli özelligi olup, vücut ile uyuşabilirlik olarak tanımlanabilir. Biyomalzemeler, kendilerini çevreleyen dokuların normal degişimlerine engel olmayan ve dokuda istenmeyen tepkiler (iltihaplanma, pıhtı oluşumu vb.) oluşturmayan malzemelerdir. Bazı araştırmacılar, biyouyumluluk terimini biraz genişleterek, biyomalzemenin yapısal ve yüzey uyumlulugunuayrı ayrı tanımlamışlardır. Yüzey uyumlulugu, bir biyomalzemenin vücut dokularına fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak uygun olmasıdır. Yapısal uyumluluk ise, malzemenin vücut dokularının mekanik davranışına sagladıgı optimum uyumdur. Biyomalzemeler, insan vücudunun çok değişken koşullara sahip olan ortamında kullanılırlar. Örneğin vücut sıvılarının pH değeri farklı dokulara göre 1 ila 9 arasında değişir. Günlük aktivitelerimiz sırasında kemiklerimiz yaklaşık 4MPa, tendonlar ise 40-80 MPa değerinde gerilime maruz kalır. Bir kalça eklemindeki ortalama yük, vücut ağırlığının 3 katına kadar çıkabilir, sıçrama gibi faaliyetler sırasında ise bu değer vücut ağırlığı nın 10 katı kadar olabilir. Vücudumuzdaki bu gerilimler ayakta durma, oturma ve koşma gibi faaliyetler sırasında sürekli tekrarlanır. Biyomalzemelerin tüm bu zor koşullara dayanıklı olması gerekiyor. Geçmişte gerek tahta, kauçuk gibi doğal malzemelerin, gerekse altın, cam gibi yapay malzemelerin biyomalzeme olarak kullanımı deneme yanılma yoluyla yapılmaktaydı. Vücudun bu malzemelere verdiği cevaplar son derece farklıydı. Belirli koşullar altında, bazı malzemeler vücut tarafından kabul görürken, aynı malzemeler, koşullar değiştiğinde vücut tarafından reddedilebilmekteydi. Son 30 yıl içinde biyomalzeme/doku etkileşimlerinin anlaşılması konusunda önemlibilgiler elde edilmiş bulunuyor. Özellikle canlı ve cansız malzemeler arasında çok büyük farklılıklar olduğu saptanmış durumda. Araştırmacılar, “biyomalzeme” ve “biyouyumluluk” terimlerini, malzemelerin biyolojik performanslarını belirtmek için kullanmışlar. Biyouyumlu olan malzemeler, biyomalzeme olarak adlandırılmış ve biyouyumluluk; uygulama sırasında malzemenin vücut sistemine uygun cevap verebilme yeteneği olarak tanımlanmış. Biyouyumluluk, bir biyomalzemenin en önemli özelliği. Biyouyumlu, yani ‘vücutla uyuşabilir’ bir biyomalzeme, kendisini çevreleyen dokuların normal değişimlerine engel olmayan ve dokuda istenmeyen tepkiler (iltihaplanma, pıhtı oluşumu, vb) meydana getirmeyen malzemedir. Wintermantel ve Mayer bu terimi biraz genişleterek biyomalzemenin yapısal ve yüzey uyumluluğunu ayrı ayrı tanımlamışlar. Yüzey uyumluluğu, bir biyomalzemenin vücut dokularına fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak uygun olmasıdır. Yapısal uyumluluk ise, malzemenin vücut dokularının mekanik davranışına sağladığı optimum uyumdur. Biyouyumluluğu yüksek olan malzemeler, bedene yerleştirilebilir cihazların hazırlanmasında kullanılıyorlar. Ancak halen mükemmel biyouyumluluğa sahip bir malzeme sentezi gerçekleştirilebilmiş değil. Tabloda implant cihazlarda kullanılan çeşitli doğal ve sentetik malzemelere örnekler verilmiştir. Biyouyumluluğu yüksek olan malzemeler, kısacası biyomalzemeler metaller, seramikler, polimerler ve kompozit malzemeler olarak gruplandırılmakta. Alüminyum oksit, biyoaktif cam, karbon ve hidroksiapatit (HA) biyouyumlu seramik malzemelere örnek olarak verilebilir. Biyomalzemeolarak kullanılan metaller ve alaşımlar ise, altın, tantal, paslanmaz çelik ve titanyum alaşımları. Polietilen (PE), poliüretan (PU), politetraşoroetilen (PTFE), poliasetal (PA), polimetilmetakrilat (PMMA), polietilenteraftalat (PET), silikon kauçuk (SR), polisülfon (PS), polilaktik asit (PLA) ve poliglikolik asit (PGA) gibi çok sayıda polimer, tıbbi uygulamalarda kullanılmakta. Her malzemenin kendine özgü uygulama alanı mevcut. Polimerler, çok değişik bileşimlerde ve şekillerde (lif, film, jel, boncuk, nanopartikül) hazırlanabilmeleri nedeniyle biyomalzeme olarak geniş bir kullanım alanına sahipler. Ne var ki, bazı uygulamalar için-örneğin, ortopedik alanda-mekanik dayanımları zayıf. Ayrıca, sıvıları yapısına alarak şişebilir ya da istenmeyen zehirli ürünler (monomerler, antioksidanlar gibi) salgılayabilirler. Daha da önemlisi, sterilizasyon işlemleri (otoklavlama, etilen oksit, 60Co radyasyonu) polimer özelliklerini etkileyebilir. Metaller, sağlamlıkları, şekillendirilebilir olmaları ve yıpranmaya karşı dirençli olmaları nedeniyle biyomalzeme olarak bazı uygulamalarda tercih ediliyorlar. Metallerin olumsuz yanlarıysa, biyouyumluluklarının düşük olması, korozyona uğramaları, dokulara göre çok sert olmaları, yüksek yoğunlukları ve alerjik doku reaksiyonlarına neden olabilecek metal iyonu salımı. Seramikler, biyouyumlulukları son derece yüksek olan ve korozyona dayanıklı malzemeler. Fakat bu avantajlarının yanısıra, kırılgan, işlenmesi zor, düşük mekanik dayanıma sahip, esnek olmayan ve yüksek yoğunluğa sahip malzemeler. Homojen özellik gösteren ve kullanım açısından dezavantajlara sahip olan tüm bu malzeme gruplarına alternatif olarak da kompozit malzemeler geliştirilmiş. Tıbbi uygulamalarda kullanılan biyomalzemeleri; sert doku yerine kullanılacak biyomalzemeler ve yumuşak doku yerine kullanılacak biyomalzemeler olarak iki grupta da toplamak olası. Ortopedik ve diş implantları, genelde birinci grup kapsamına giren metal ve seramiklerden hazırlanırken, kalp-damar sistemi ve genel plastik cerrahi malzemeleri polimerlerden üretiliyor. Ancak, böyle bir gruplandırma her zaman geçerli değil. Örneğin, bir kalp kapakçığı polimer, metal ve karbondan hazırlanabilir; bir kalça protezi de metal ve polimerlerin kompozitlerinden oluşabilir. METALİK BİYOMALZEMELER Kristal yapıları ve sahip oldukları güçlü metalik bağlar nedeniyle üstün mekanik özellikler taşıyan metal ve metal alaşımlarının biyomalzeme alanındaki payı çok büyüktür. Bir yandan ortopedik uygulamalarda eklem protezi ve kemik yenileme malzemesi olarak kullanılırken, diğer yandan yüz ve çene cerrahisinde, örneğin diş implantı gibi, ya da kalp-damar cerrahisinde yapay kalp parçaları, kateter, vana, kalp kapakçığı olarak da kullanılmaktadırlar. Metallerin biyomalzeme pazarındaki en büyük payını ise teşhis ve tedavi amaçlı aygıtların metalik aksamları oluşturuyor. Metalik Biyomalzeme Türleri insan vücudunda kullanılmak üzere geliştirilen ilk metal, “Sherman-Vanadyum Çeliği”. Biyomalzeme üretiminde kullanılan, demir bakır, krom, kobalt, nikel, titanyum, tantal, molibden ve vanadyum gibi çok sayıda metal, az miktarda kullanılmak koşuluyla canlı vücuduna uygunluk gösteriyorlar. Vücut içerisinde fazla miktarda bulunması zararlı olan bu metaller, metabolizmik faaliyetler sırasında da oluşabiliyorlar. Birçok pozitif özelliğine rağmen, biyouyumluluklarının düşük olması, korozyona uğramaları, dokulara göre çok sert olmaları, yüksek yoğunlukları ve alerjik doku reaksiyonlarına neden olabilecek metal iyonu salımı gibi dezavantajları vardır. Örneğin, kobaltın B12 vitamininden sentezlenmesi yada demirin hücre fonksiyonu olarak meydana gelmesi gibi. Metallerin biyolojik ortama uygunluğu vücut içerisinde korozyona uğramalarıyla ilgili. Korozyon, metallerin çevreleriyle istenmeyen bir kimyasal reaksiyona girerek oksijen, hidroksit ve diğer başka bileşikler oluşturarak bozunmasıdır. İnsan vücudundaki akışkan, su, çözünmüş oksijen, klorür ve hidroksit gibi çeşitli iyonlar içerir. Bu nedenle, insan vücudu biyomalzeme olarak kullanılan metaller için oldukça korozif bir ortamdır. Malzeme, korozyon sonucunda zayıflar, daha da önemlisi korozyon ürünleri doku içerisine girerek hücrelere zarar verirler. Soy metallerin korozyona karşı direnciyse mükemmel. Biyomalzeme olarak kullanılan metallerin önemli olanları aşağıda sıralanmaktadır.Çelik: İki türü bulunur. Demir, karbon ve eser miktarda fosfor, silisyum ve mangandan oluşan çelik, karbon çeliği olarak adlandırılır. %1‘den daha düşük karbon içeriğine sahip ve diğer metaller ve ametalleri de içerecek şekilde hazırlanan çelikse alaşım çeliğidir. Bu gruptaki çelikler, karbon çeliğine göre daha pahalıdırlar ve işlenmeleri de daha zordur. Ancak, korozyon ve ısıl dirençleri çok daha yüksektir. Alaşım çelikleri, alüminyum, krom, kobalt, bakır, kurşun, mangan, molibden, nikel, fosfor, silisyum, kükürt, titanyum, tungsten ve vanadyum içerebilirler. Alüminyum, aşınmaya karşı direnci artırırken, yüksek miktarlarda eklenen krom, korozyon direncini ve ısıl direnci artırır. Bu tür çelikler, “paslanmaz çelik” olarak adlandırılır. Biyomalzeme olarak yaygın kullanılan paslanmaz çelik 316L olarak bilinir. “L”, karbon içeriğinin düşük olduğunu belirtmek için eklenmiştir. Bu çelik, 1950’li yıllarda 316 paslanmaz çeliğin karbon içeriği ağırlıkça %0.08’den %0.03’e düşürülerek hazırlanmıştır. 316L’nin %60-65’i demir olup, %17-19 krom ve %12-14 nikelden oluşur. Yapısında az miktarda azot, mangan, silisyum, kükürt, fosfor ve molibden de bulunur.Kobalt içeren alaşımlar: Bunlar kobaltkrom alaşımlarıdır. Temel olarak kobalt-krom-molibden alaşımı ve kobalt-nikel-krom-molibden alaşımı olmak üzere iki tür alaşımdan söz edilir. Kobalt-krom-molibden alaşımı, uzun yıllardan beri dişçilikte ve son zamanlarda yapay eklemlerin üretiminde kullanılmaktadır. Kobalt-nikelkrom-molibden alaşımıysa daha yeni bir malzemedir. Fazla yük altındaki eklemlerde (diz ve kalça gibi) ve protezlerde kullanılmakta olan bu tür alaşımların bileşimleri, temel olarak ağırlıkça %65 kobalt ve geri kalanı kromdan oluşmaktadır. Daha iyi tanecik elde etmek için yapıya molibden eklenmektedir (çekirdekleyici etkisi). Kobalt içeren alaşımların elastik modülü (malzeme sertliğini gösteren bir değer) paslanmaz çeliğinkinden daha büyüktür.Titanyum ve titanyum içeren alaşımlar: Titanyumun biyomalzeme üretiminde kullanımı 1930’lu yılların sonlarına doğru görülmeye başlanmıştır. Titanyum, 316 paslanmaz çelik, ve kobalt alaşımlarına göre daha hafif bir malzemedir. Titanyum, yüksek sıcaklıklarda çok reaktif ve oksijen varlığında patlamaya hazır bir elementtir. Bundan dolayı, yüksek sıcaklık uygulamalarında inert bir atmosfere gerek duyulur ya da vakumda eritilir. Oksijenin bulunduğu ortamda, oksijen metal içerisine difuze olur ve metali kırılganlaştırır. Dental Amalgam: Amalgam, bileşenlerinden biri civa olan alaşıma denir. Civa, oda sıcaklığında sıvı fazda olur ve gümüş, kalay gibi diğer metallerle reaksiyona girebilir. Böyle bir reaksiyon sonucu, bir oyuk içine doldurulabilecek plastik bir kütle elde edilir. Bu özelliğinden dolayı amalgam, diş dolgu maddesi olarak kullanılır.Altın: Altın ve altın alaşımları kararlılık, korozyon direnci ve uzun ömürlü oluşlarından dolayı diş tedavisi açısından yararlı metaller. Altın alaşımları, saf altına göre daha iyi mekanik özelliklere sahip olduklarından, dökme işlemine tabi tutulurlar. Bu alaşımların %75 veya daha fazlası altın, geri kalan kısmıysa soy metallerden oluşur. Bakır dayanımı artırır. Platin de aynı etkiyi gösterir, ancak %4‘ten fazla eklenirse, alaşımın erime sıcaklığı artarak işlenmesi zorlaşır. Az miktarda çinko ilavesiyle, erime sıcaklığı düşürülür. %83’ten fazla altın içeren yumuşak alaşımlar fazla yük altında kalmayacak şekilde dolgu malzemesi olarak kullanılır. Daha az altın içeren alaşımlarsa daha serttirler ve yüke karşı dayanımları daha yüksektir. Bu nedenle kaplama malzemesi olarak kullanılırlar.Nikel-titanyum alaşımları: Bu alaşımlar, ısıtıldıklarında bozulan ilk şekillerine dönebilme özelliğine sahiptirler. Bu özellik, “şekil hafıza etkisi” olarak adlandırılır. Şekil hafıza etkisinin gerekli olduğu bazı biyomalzeme uygulamaları; diş köprüleri, kafatası içerisindeki damar bağlantıları, yapay kalp için kaslar ve ortopedik protezler olarak sıralanabilir. Titanyum ve titanyum alaşımları :Titanyumun, biyomalzeme üretiminde kullanımı 1930’lu yılların sonlarıdır. Fiziksel ve kimyasal açıdan üstün özellikler gösteren titanyum, 316 paslanmaz çelik ve kobalt alaşımlarına göre daha hafif bir malzemedir. Özgül ağırlığı=4.5 gr/cm3, Ergime sıcaklığı 1680 `C olan ve oda sıcaklığında sıkı dizilmiş hekzagonal kafes yapısına sahip bir metaldir. Adını Yunan mitolojisinin güçlü tanrıları Titanlardan alır. Saf metalde oksitlenmenin ilerlemesini ve korozif kimyasal maddelerle tepkimeyi engelleyici katı bir oksit tabakası oluşturması sonucu, titanyum korozyona karşı direnç kazanmıştır. Titanyum implant yüzeyinde oluşan oksit tabakasının, titanium oksit (TiO2)’ye benzediği ve metal-oksit ara yüzeyindeki oksitlerin karışımını değiştirdiği rapor edilmiştir. Titanyumun elde edilmesi ve işlenmesi çok zor olduğundan metal olarak kullanılması çok özel alanlarla sınırlandırılmıştır. Buna karşılık gerek titanyum mineralleri gerekse titanyum oksitin (TiO2) geniş kullanım alanları vardır. En önemli titanyum mineralleri; rutil , anatase ve ilmenit’tir. TiO2 (rutil ve anatase), tetragonal sistemde kristallenir. FeTiO3 (ilmenit) ise trigonal sistemde kristallenir. Titanyumun avantajları: •Uzun süreli implantasyonda (deri içine yerleştirme) en iyi biyouyumluluk. •Enjekte edilen maddelerle birlikte, kimyasal reaksiyona girme olasılığı en azdır. •Manyetik olmadığından, MR (Mağnetik Rezonans) için uyumludur. •Yoğunluğu düşük olduğundan dolayı, hafif ağırlıktadır.• Hipoalerjiktir (alerjik özelliği az).Son yıllarda titanyum ve titanyum alaşımlarının, medikal ve dental uygulamasında ciddi bir artış görülmektedir. Geleneksel olarak titanyum kullanımı uzay, uçak ve deniz sanayi alanlarında yoğunlaşmıştır. Metalin, dayanıklılık ve rijit yapısı, düşük özgül ağırlığı ve göreceli hafif oluşu, yüksek ısılara dayanıklılığı ve korozyona karşı direnci kullanımın bu özel alanlarda yaygınlaşmasına neden olmuştur. Son otuz yılda metalin yeni işleme yöntemlerinin gelişimine paralel olarak biyomedikal ürünlerdeki kullanımı artmaktadır. Bugün titanyum ve alaşımları protez eklem, cerrahi splint, damar stentler ve bağlayıcıları, dental implant, kuron köprü ve parsiyel protez yapımında kullanılmaktadır. Metalin mekanik özelliklerini geliştirmek için; örneğin, alüminyum, vanadyum ve demir gibi metallerle alaşımı yapılır. Uluslararası ASTM , dört çeşit ticari saf titanyumu ve Ti6AI4V, “Tİ6AI4V ekstra az boşluklu” ve TiAlNb olmak üzere, üç titanyum alaşımını standart olarak tanımlamaktadır.Titanyum çok reaktif bir metal olup, korozyona karşı yüksek direncini, hızla oluşan bu koruyucu oksit tabakasına borçludur. Yüksek reaksiyona meyilli olma özelliği aynı zamanda titanyumun arzu edilen birçok özelliğinin oluşumuna neden olmaktadır. Neredeyse anında oksit olarak, metal yüzeyinde yaklaşık 10 nanometre kalınlığında dirençli ve stabil oksit katmanı oluşur. Bu oksit katmanı kıymetli metallerde olduğu gibi yüksek biyouyumlu bir yüzey ve korozyona karşın direnç özelliği sağlar. Ayrıca bu oksit katmanı porselene kaynaşma, polimere yapışma ve implantlarda plazma püskürtme veya çekirdek apatit ile kaplama yöntemlerine katkıda bulunmaktadır. Titanyum uzun süreden beri kemik içi implantı olarak kullanılmaktadır. Kemik içi implantlar çubuk, post ve blade şeklinde saf veya alaşımlı titanyumdan yapılmaktadır. İmplant yüzeyindeki oksit tabakasının inert etkisi, fizyolojik sıvı, protein, sert ve yumuşak dokunun metal yüzeyini kavramasını sağlar. Canlı doku ve implantın statik ve fonksiyonel olarak bu birleşme işlemine, osteointegration denilmektedir. Kemik ile titanyum yüzey arasındaki bağı tanımlamak için “osteointegration” terimini ilk kez ortaya koymuştur. “Bio-integration”, biyoaktif bir yüzeyde kemik gelişimini tetiklemek ki, kemik ile implant arasındaki bağı direk etkiler. Biyoaktivite lişi doku arasına girmeksizin bir malzemenin canlı dokuya bağlanma özelliğidir. Kemikle bağlanması iyi olan ve doku tarafından kabul edilirliği yüksek olan titanyum, yerleştirildikten sonra vücudun bir parçası haline gelir. Bu da implanta maksimum dayanım sağlamaktadır. Diğer Metaller: Tantal, mekanik dayanımın zayıflığından ve yüksek yoğunluğundan dolayı yaygın kullanıma sahip olmayan bir madde. En önemli uygulaması, plastik cerrahisinde ameliyat ipliği olarak kullanımı. Platin ve gruptaki soy metaller yüksek korozyon direncine sahipler, fakat mekanik özellikleri zayıf. Bu metaller, kalpte atınımların başlamasını uyaran otonom merkezde elektrot olarak kullanılırlar. POLİMERİK BİYOMALZEMELER Polimer, küçük, tekrarlanabilir birimlerin oluşturduğu uzun zincirli moleküllere denir. Tekrarlanan birimler, “mer”olarak adlandırılır. Senteze başlarken kullanılan küçük molekül ağırlıklı birimlere ise “monomer” adı verilir. Polimerizasyon sırasında, monomerler doygun hale gelerek (zincir polimerizasyonu) veya küçük moleküllerin yapıdan ayrılmasıyla (H2O veya HCl) değişir ve “mer” halinde zincire katılırlar. Polimerlerin özellikleri, yapı taşları olan monomerlerden büyük farklılık gösterir. Bu nedenle, uygulama alanına yönelik olarak uygun biyomalzeme seçimi, biyotıp mühendisi tarafından dikkatlice yapılmalı. Nişasta, selüloz, doğal kauçuk ve DNA (genetik materyal), doğal polimerler grubuna girerler. Günümüzde çok sayıda sentetik polimer de bulunur.Genellikle monomerler, karbon ve hidrojen atomlarından oluşurlar ve bu durumda polimer yapısı uzun hidrokarbon zincirine sahiptir. Bu tür monomerlerin en basiti “etilen” dir (H2C=CH2) ve oluşturduğu polimer de “polietilen” olarak adlandırılır. Çok sayıda etilen molekülü yapılarındaki çift bağın açılması sonucu, kovalent bağlarla bağlanarak polietilen zincirini oluştururlar. Genellikle “polimer” denildiğinde akla gelen, bu hidrokarbon zincirine sahip “organik polimerler”dir. Ancak, hidrojen ve karbon atomlarından başka atomlardan meydana gelen polimerler de vardır. Örneğin, silisyum (Si), azot (N), ya da fosfor (P) atomlarından oluşan polimer zincirleri de olur ve bu tür polimerler “inorganik polimerler” olarak adlandırılır. Polimer zincirleri, doğrusal yapıda, yani düz bir çizgi halinde olabileceği gibi, “dallanmış” yapıda da olabilirler. Bu yapılar, polimer anazincirine diğer zincirlerin yan dal olarak bağlanmasıyla oluşurlar. Bu yan dallar başka bir ana zincirle bağlandığındaysa, “çapraz bağlı” polimerler oluşur. Dallanma, polimerlerin uygun çözücülerdeki çözünürlüğünü zorlaştırır, çapraz-bağlı yapılarsa çözünmeyip, sadece yapılarına çözücüyü alarak şişerler. PMMA (polimetil metakrilat), hidrofobik, doğrusal yapıda bir zincir polimeridir. Oda sıcaklığında camsı halde bulunur. Lucite ve Plexiglas ticari isimleriyle tanınır. Işık geçirgenliği, sertliği ve kararlılığı nedeniyle göziçi lensler ve sert kontakt lenslerde kullanımı yaygın. Yumuşak kontakt lenslerse, aynı ailenin bir başka polimerinden hazırlanırlar. Çapraz bağlanma, sulu ortamda polimerin çözünmesini engeller ve bu durumdaki polimer “şişmiş hidrojel” olarak adlandırılır.Tıbbi uygulamalarda yüksek-yoğunluklu polietilen (PE) kullanılır. Çünkü, alçakyoğunluklu PE sterilizasyon sıcaklığına dayanamaz. PE, tüp formundaki uygulamalarda ve kateterlerde, çok yüksek molekül ağırlıklı olanıysa yapay kalça protezlerinde kullanılır. Malzemenin sertliği iyidir, yağlara dirençlidir ve ucuzdur. Polipropilen (PP), PE’e benzer, ancak daha sert olur. Kimyasal direnci yüksek ve çekme dayanımı iyidir. PE’nin yer aldığı uygulamalarda PP de kullanılabilir.Hidrojeller, Suda şişebilen, çapraz-bağlı polimerik yapılara denir. Bir ya da daha çok sayıda monomerin polimerizasyon reaksiyonu ile hazırlanırlar. Ana zincirler arasında hidrojen bağları veya van der Waals etkileşimleri gibi bağlanmalar mevcuttur. Bu nedenle çözünmezdirler. Hidrojeller, tıbbi uygulamalar açısından sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle son 30 yıldır ilgi odağı durumundalar. Tıbbi uygulamalarda en yaygın olarak kullanılan hidrojel, çapraz-bağlı PHEMA. Sahip olduğu su içeriği nedeniyle, doğal dokulara büyük bir benzerlik gösterir. Normal biyolojik reaksiyonlarda inert’tir. Bozunmaya dirençlidir, vücut tarafından emilmez, ısıyla steril edilebilir, çok değişik şekil ve formlarda hazırlanabilir. Hidrojellerin ilk uygulaması, kontakt lensler olarak ortaya çıkar. Mekanik kararlılıklarının iyi oluşu, yüksek oksijen geçirgenliği ve uygun kırınım indisine sahip oluşları, kontakt lenslerde kullanılmalarının temel nedeni.Hidrojellerin diğer uygulamaları; yapay tendon materyalleri, yara-iyileşmesinde biyoyapışkan madde, yapay böbrek zarları, yapay deri, estetik cerrahide malzeme olarak kullanımları şeklinde sıralanabilir. Son yıllardaki en önemli uygulamalardan biriyse eczacılık alanında, kontrollu ilaç salan sistemlerdeki kullanımlar. Örnek olarak insülin salımı verilebilir. ‹nsülin salımının kontrolu, glikoz seviyesinde artma olduğunda daha fazla insülin salabilen akıllı hidrojellerin yardımıyla başarılabilmekte. Pek çok glikoz-cevaplı hidrojel sistemi, pH’ya-duyarlı polimerlerden (HEMA-dimetilaminoetil metakrilat kopolimeri) hazırlanmakta. Hidrojellerin ileri uygulamalarından biri de yapay kasların geliştirilmesi. Elektrokimyasal uyarıları mekanik işe çeviren akıllı hidrojeller, insan kas dokusu işlevi görebilir. Bu özellikten yararlanarak yapay kaslar yapılmakta. Fizikokimyasal uyarılara karşı tersinir büzülme ve genişleme kabiliyeti olan polimerik jeller, ileri robotiklerin geliştirilmesinde gerekli. Biyoteknolojik uygulamalarda da, özellikle biyoaktif proteinlerin ayrılmasında hidrojellerden faydalanılmaktadır. SERAMİK BİYOMALZEMELER Vücudun zarar gören veya işlevini yitiren organlarının onarımı, yeniden yapılandırılması veya yerini alması amacıyla özel olarak tasarlanan seramiklere denir.Biyoinert malzemelerin doku ile etkileşimleri mekanik bağ şeklindedir.Mekanik bağ biyoinert malzemenin dokuyu değiştirmeden doku ile bir arada bulunması anlamına gelmektedir. Biyoaktif malzemeler kemikle ya da canlı organizmanın yumuşak dokusu ile kimyasal bağ yaparak etkileşirler.Biyobozunur malzemeler ise biyolojik olarak bozunarak zamanla doku ile yer değiştirir. Pyrolytic carbon: grafit levhalarının kovalent bağla bağlandığı grafite benzer bir malzemedir. Biodegradable : bakteri yada diğer yaşayan organizmalar tarafından parçalanabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır.Bir biyoseramik malzemenin sahip olması gereken özellikler şu şekildedir;-Toksik olmamalı,-Alerjik olmamalı,-Kanserojen içermemeli,-Alev alabilen bir yapıda olmamalı,-Biyouyumlu olmalı,-Vücutta uzun ömürlü olmalı ve biyofonksiyonel olmalı [10].Biyoseramikler arasında sıklıkla kullanılan malzemeler şunlardır; • Alümina • Zirkonya • Pyrolytic Carbon • Kalsiyum fosfatlar –TetracalciumPhosphate (Ca4P2O9) – Amorphous calciumPhosphate – alpha-TricalciumPhosphate (Ca3(PO4)2) – beta-TricalciumPhosphate (Ca3(PO4)2) – Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) • Cam Seramikler3.1. Alümina •Alümina (alüminyum oksit; Al2O3) çok •sert bir malzemedir. •Termal ve kimyasal olarak kararlıdır. •Kristalin alümina birçok seramiğe •nazaran dayanımı çok daha iyidir. •Ancak kırılgandır. •Ana Kaynağı : boksit, diaspor ve doğal korundum •a-alumina (kalsine alumina):alümina trihidratın kalsinasyonuyla elde edilir.İmplant Kullanımı: •Saşık özelliği (ASTM); 99.5% saf alumina, •0.1% ‘den daha az SiO2 ve alkali oksitler (çoğunlukla Na2O) •Rombohedral kristal yapı (a : 4.758 Å, c : 12.991 Å) METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ TANIM Metalurji ve malzeme mühendisi, bileşiminde metal bulunan maden filizlerinden metal ve alaşımlarının elde edilmesi ve bunların belli işlemlerden geçirilerek endüstrinin istediği hammadde haline getirilmesi, plastik, seramik gibi metal olmayan maddelerin elde edilmesi ve işlenmesi çalışmalarını yürüten kişidir. ________________________________________________________ A- GÖREVLER Metalurji ve malzeme mühendislerinin yaptıkları işleri başlıca iki gruba ayırmak mümkündür: a) Metal Üretimi: - Topraktan çıkarılan maden cevherleri üzerindeki artık maddelerin çeşitli yöntemlerle temizlenmesini sağlar, - Yoğunlaşmış cevherin, ateş veya asitle eritme yöntemleriyle ergime ısılarına göre çeşitli fırınlarda ergitilerek, saflaştırılması işlemlerine gözcülük eder, - Metal karışımlardan çeşitli alaşımlar elde edilmesi işlemlerini yürütür, - Maden cevherlerinin en yüksek verimlilik ve kalitede üretimi için yeni yöntemler geliştirir, - Cevherlerin yarı işlenmiş ürün haline getirilmesini sağlar, - Metalurji sanayiindeki yeni gelişmeleri takip ederek uygulama alanına koyar. b) Malzeme Üretimi: - Ergitilerek sıvı hale getirilmiş veya alaşımlandırılmış sıvı cevherin istenilen şekilde ve biçimde kalıplara döktürülmesini, mekanik yöntemlerle şekillendirilmesini sağlar, - Kalıplara dökülmeyen cevherlerin tavlanmasını sağlar, - Alaşımların elektrik, ısı iletkenliğini, sertliğini, dayanıklılığını ölçen fiziki ve kimyevi deneyler yapar, - Metallerde yumuşaklık, hafiflik ve sağlamlık gibi istenilen özellikleri elde etmek için haddeleme ve tavlama işlemlerini geliştirir, alaşımların standartlara uygunluğunu deneylerle saptar, - Metal ve alaşımların fiziki özelliklerini saptamak için mikroskop, röntgen, spektroskop incelemeleri ve diğer araştırmaları yapar, - Kalite kontrolünü sağlar. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ A- GÖREVLER KULLANILAN ALET VE MALZEMELER - Bilgisayar, - Spektrometre, - Optik mikroskop, - Mekanik test cihazları, - Ergitme ocakları, - Isıl-işlem fırınları, - Tarama-elektron mikroskobu, - Çekme cihazı, - Çarpma cihazı, - Kalıplama makineleri, - Kum test cihazları, - Yolluk ve besleyici dizaynları, - Laboratuar ekipman cihazları, - Seramik fırınları, - Kaplama fırınları, - Toz metalurjisinde sıkıştırma, pres cihazları, - Mekanik metalurjide döğme cihazları, - Üretim metalurjisinde cevher kırıcılar ve elekler. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ B- MESLEĞİN GEREKTİRDİĞİ ÖZELLİKLER Metalurji ve malzeme mühendisi olmak isteyenlerin; - Üst düzeyde genel yeteneğe, - Fen bilimlerinde akıl yürütme yeteneğine, - Tasarlama, plan yapma ve uygulama gücüne sahip, - İşbirliği halinde çalışabilen, - Uzun süre ayakta durabilecek kadar bedence sağlam, - Araştırıcı, yaratıcı kimseler olmaları gerekir. Kimyasal maddelere karşı allerjisi olan, nefes darlığı, astım hastalığı bulunan kişiler bu mesleği yürütemezler. C- ÇALIŞMA ORTAMI VE KOŞULLARI Metalurji ve malzeme mühendisleri, metal ve malzeme üreten fabrikalarda görev yaparlar. Çalışma ortamı tozlu, gürültülü ve rahatsız edici kokuludur. Mühendis tasarım işlerini yürütürken büroda, metallerin yumuşaklık, hafiflik, sağlamlık özelliklerini incelerken laboratuarda çalışır. Metalurji ve malzeme mühendisi, birinci derecede nesnelerle ilgilidir. Ancak işyerinde diğer mühendislerle, tekniker ve işçilerle iletişim halindedir. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ D- MESLEK EĞİTİMİ MESLEK EĞİTİMİNİN VERİLDİĞİ YERLER Metalurji ve malzeme mühendisliği eğitimi, çeşitli üniversitelere bağlı mühendislik fakültelerinde verilmektedir. Bunların adları aşağıda verilmiştir. - Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümü (Sivas) - Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, İzmir - Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Elazığ - İstanbul Teknik Üniversitesi Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, - İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, - Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, - Marmara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü,İstanbul - Ortadoğu Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü,Ankara - Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Eskişehir - Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, - Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü.İstanbul ÖN EĞİTİMDE BAŞARILI OLUNMASI GEREKEN DERSLER - Kimya, - Fizik, - Matematik. MESLEK EĞİTİMİNE GİRİŞ KOŞULLARI Mesleğin eğitimine girebilmek için, - Lise veya dengi okul mezunu olmak, - Öğrenci Seçme Sınavı’nda (ÖSS) “Metalürji ve Malzeme Mühendisliği” lisans programı için yeterli “Sayısal (SAY)” puan almak, - Öğrenci Seçme ve Yerleştirme Merkezi (ÖSYM) Tercih Bildirim Formunda “Metalürji ve Malzeme Mühendisliği” lisans programı ile ilgili en az bir yükseköğretim programını tercih etmek gerekmektedir. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ D- MESLEK EĞİTİMİ Bu yüksek öğrenim proğramında öğrenim görmek isteyen adaylar liselerin Fen,Fen Bilimleri, Klasik Fen,Matematik, Tabii Bilimler alanlarından mezun mezun iseler, ÖSYM tarafından yapılan Öğrenci Seçme Sınavı (ÖSS) sonucunda diğer alanlardan mezun olanlara göre daha yüksek bir ağırlıklı puan elde etmekte ve öncelikle yerleştirilmektedirler. Ancak kendi alan/ kol/bölümlerin dışında bir yüksek öğrenim proğramını tercih eden adayların yerleşme şansı azalmaktadır Cevher Hazırlama, Cevher Hazırlama ve Madencilik, Döküm, Endüstriyel Otomasyon, Kaynak Teknolojisi/Kaynakçılık, Maden, Makine, Makine Yağları ve Yağlama Teknolojisi, Makine-Resim-Konstrüksiyon, , Metalurji Malzeme, Metal işleri, Metalografi ve Malzeme Muayenesi ön lisans programlarını başarı ile bitirenler de ÖSYM tarafından açılan Dikey Geçiş Sınavı’nda başarılı oldukları takdirde “Metalurji ve Malzeme Mühendisliği” lisans programına dikey geçiş yapabilirler. EĞİTİMİN SÜRESİ VE İÇERİĞİ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, üniversitelerin mühendislik fakültelerine bağlı Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümlerinde 4 yıllık lisans düzeyinde eğitim gerektirmektedir. Ancak, hazırlık sınıfı bulunan üniversitelerde eğitim süresi 1 yılı hazırlık (yabancı dil eğitimi) olmak üzere toplam 5 yıldır. Meslek eğitiminin birinci yılında ağırlıklı olarak diğer mühendislik dallarında olduğu gibi matematik, fizik,kimya dersleri okutulur. İkinci yıldan itibaren malzeme bilgisi, döküm dersleri yanında laboratuar derslerine de yer verilir. Eğitim süresince işyerinde staj zorunluluğu da vardır. EĞİTİM SONUNDA ALINAN BELGE-DİPLOMA VE UNVAN Bu bölümden mezun olanlara "Metalurji ve Malzeme Mühendisliği" lisans diploması ve "Metalurji ve Malzeme Mühendisi" unvanı verilir. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ E- ÇALIŞMA ALANLARI VE İŞ BULMA OLANAKLARI Metalurji ve malzeme mühendisleri; - Kamu veya özel sektöre ait demir, çelik, alüminyum ve döküm fabrikalarında, metal dışı malzeme üreten endüstri işletmelerinde, mühendislik ve araştırma-geliştirme alanlarında, standartlar, tasarımlar vb. konularla ilgili olarak bürolarda, bakır ve ferro alaşım üretim sektörlerinde, özel dökümhaneler, haddehaneler, ısıl işlem ve metal işleme fabrikalarında, seramik, refrakter endüstrilerinde ve cam sektöründe, hammadde alımı ve mühendislik firmalarında ürünlerin pazarlanması alanlarında çalışırlar. - Ülkemizden ve yurt dışındaki eğitim kurumlarından Metalurji ve Malzeme Mühendisi unvanı alan meslek elemanlarından Metalurji Mühendisleri odasına kayıtlı olanların sayısı yaklaşık 2700 kişidir. Türkiye genelinde Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümlerine 2000-2001 eğitim döneminde 661 öğrenci alınmaktadır. - Bunun mühendislik öğrenimine başlayan toplam öğrenci sayısına oranı % 2 civarındadır. Bu oran da gösteriyor ki, bu alan ülkemizde yeterince tanınmamakta ve üniversite öğrencilerince tercih edilmemektedir. Ancak mezunlarının tamamına yakını özel veya kamu sektöründe kolaylıkla ve yüksek ücretlerle iş bulmaktadırlar. - Dünyada ve Türkiye'de, otomotiv sanayii, inşaat sanayii devam ettiği sürece Metalurji ve Malzeme Mühendisliği güncelliğini kaybetmeyecektir. Ayrıca seramik metalurjisindeki ve cam metalurjisindeki gelişmeler ve yeni teknolojik gelişmeler bu mesleğin önemini daha da artırmaktadır. F- EĞİTİM SÜRESİNCE VE EĞİTİM SONRASI KAZANÇ EĞİTİM SÜRESİNCE Eğitim süresince, Kredi ve Yurtlar Kurumundan öğrenim ve harç kredisi, çeşitli kurum ve kuruluşlardan burs alabilirler. EĞİTİM SONRASI Eğitim sonrası, özellikle demir-çelik sektöründe oldukça yüksek ücret alınmaktadır. Döküm sektöründe daha kolay iş bulma imkanı vardır. Ücretler diğer mühendislik dallarıyla kıyaslandığında oldukça yüksektir. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ G- MESLEKTE İLERLEME Lisans eğitiminden sonra yüksek lisans, doktora yapabilir, araştırma görevlisi olabilir ve akademik kariyer yapabilirler. Ayrıca işyerlerinde yeterli aktivite ve başarıyı gösterenler şeflik, müdürlük gibi yönetici kadrolarda da görev alabilirler. BENZER MESLEKLER - Kimya Mühendisliği, - Kimyagerlik, - Makine Mühendisliği, - Maden Mühendisliği, - Seramik Mühendisliği, - Malzeme Mühendisliği, - Endüstri Mühendisliği, - Fizik Mühendisliği. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ ________________________________________________________ H- EK BİLGİLER - I- YARARLANILAN BİLGİ KAYNAKLARI - ÖSS-2004 Öğrenci Seçme Sınavı Kılavuzu, - 2003 ÖSYS Yüksek Öğretim Programları ve Kontenjanları Kılavuzu, - Meslek Yüksekokulları ile Açıköğretim Önlisans Programları Mezunlarının Lisans Öğrenimine Dikey Geçiş Sınavı 2003 Kılavuzu, - ÖSYM Üniversiteler Yükseköğretim Programları ve Meslekler Rehberi-2000 - Meslek Danışma Komisyonu (MEDAK) üyesi Kuruluşlar İ- DAHA AYRINTILI BİLGİ İÇİN BAŞVURULABİLECEK YERLER - İlgili eğitim kurumları, - Türkiye İş Kurumu Genel Müdürlüğü Ankara Meslek Danışma Merkezi, - Bünyesinde Meslek Danışma Merkezi bulunan Türkiye İş Kurumu İl ve Şube Müdürlükleri

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder

Yorum Gönder