3D Baskı Nedir?
3D baskı, bilgisayarları kullanarak üç boyutlu katı cisimler yapma işlemine dayanır. Nesne, sıvı moleküller veya toz taneleri gibi taramalı malzeme katmanları tarafından yaratılır. Geleneksel üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında 3D baskı, daha az malzeme kullanarak karmaşık şekilli ürünlerin üretimine olanak tanır. Hassaslık, tekrarlanabilirlik ve çok çeşitli sarf malzemeleri nedeniyle 3D baskı, aynı zamanda katkı maddesi olarak da adlandırılan endüstriyel bir üretim teknolojisi olarak tanımlanmaktadır.
İlave üretim, malzemeyi kesin geometrik şekillerde biriktirmek için CAD (bilgisayar destekli tasarım) yazılımı veya 3D nesne tarayıcıları gerektirir. Ardışık her katman, erimiş veya kısmen erimiş malzeme benzeri metal tozu, termoplastikler, seramikler, camlar ve hatta çikolatalardan oluşan önceki katmana bağlanır. Tüm malzemeler soğudukça, üç boyutlu bir nesne oluşturmak için bir araya gelirler. Temelde katkı üretimi bu şekilde çalışır.
Karbon Nanofiber:
Karbon, metalden sonra en popüler ikinci malzemedir. Tek başına, karbon atomları birlikte gruplandırılmış olarak kullanılamaz, çünkü ince, kırılgan yapıları nedeniyle kırılması kolaydır. Bununla birlikte, bir grup oluşturup birbirlerine bağlandıklarında, fiberler çok güçlü ve hafif bir kompozit materyal oluşturur.
3D Baskıda Karbon Nanofiber
Bugün iki tane karbon nanofiber baskı yöntemimiz var: doğranmış karbon nanofiber dolgulu termoplastik ve sürekli karbon nanofiber takviye. Her iki yöntemde karbon nanofiber kullanıyor, ancak aradaki fark çok büyük. Nasıl çalıştıklarını ve özelliklerinin ne olduğunu anlarsak, amacımıza uygun olanı seçebileceğiz. Kıyılmış karbon nano lifleri standart bir yazıcıdan basılır ve küçük doğranmış tellerle güçlendirilmiş bir termoplastik içerir. Bununla birlikte, sürekli karbon nanofiberlerin imalatı, sürekli karbon nanofiber ipliklerine dayanan farklı bir işlemdir.
Kıyılmış karbon nanofiber, normal olarak daha zayıf malzemelerin kuvvetlerini artırarak basmaya yardımcı olur. Daha sonra, malzeme naylon, PLA veya ABS gibi termoplastiklerle karıştırılır. Karbon nanofiberin buradaki rolü, boyutsal stabilitesini, yüzey kalitesini ve hassasiyetini arttırırken modelin gücünü ve esnekliğini arttırmaktır. Bununla birlikte, modelin gücüne öncelik verirken, karbon nano lif, bileşenin kalitesinin düşmesine neden olacak malzemeyi aşırı doyurabilir.
Kıyılmış karbon nanofiber, prototiplerin ve son kullanım parçalarının üretimi için iyi bir seçenek olsa da, metal parçalar üretirken ilk tercih değildir. Metal parçalar daha yüksek mukavemet gerektirdiğinden, sürekli karbon nanofiber, bu üretim için kullanılan yöntemdir. Kıyılmış karbon nanofiber birbirine yapışmış küçük parçalardan oluşurken, sürekli karbon nanofiber aynı bileşene sahiptir, ancak aynı parçanın yükleme yüzeyleri arasında kesintisiz bir bağlantı oluşturur. Bu bağlantı sayesinde, sürekli karbon nanofiber, kıyılmış ve sürekli karbon nanofiberlerini birbirinden ayıran malzemenin birleşik dayanıklılığına ekstra güç katar.
Dünyanın en yaygın elementlerinden biri olan Titanyum, bitkilerde ve hayvanlarda bulunabilen bir metaldir. Doğal olarak oksijenle reaksiyona girer ve genellikle topraklarda, kumlarda ve cevherlerde bulunan titanyum oksitler oluşturur. Aslında, günlük hayatımızda, boya, kağıt, plastik, kozmetik, güneş kremi gibi çok çeşitli kullanım alanlarına sahip olduğumuz için titanyum dioksite aşinayız. Esas olarak iki şekilde üretilmektedir: pigment dereceli titanyum ve ultra ince (nanomalzeme) titanyum. Pigment dereceli form, yüksek matlık ve parlaklığından dolayı boya ve plastiklerde yaygın olarak kullanılırken, nanomalzemeler güneşten koruyucu ve katalizör olarak seçilmiştir.
TiO2’nin foto-katalitik özellikleri, insan sağlığı alanındaki potansiyel kullanımları, özellikle de kanser tedavisi için birçok araştırma yapılmasına neden olmuştur. Her yıl yüz binlerce insan kanserden dolayı hayatını kaybediyor. Aldığımız tedaviler zamanla hastalık üzerindeki etkisini kaybettiğinden, bilim adamları yeni yaklaşımlar ararlar. Tekniklerden biri nanoteknoloji ve ürün ve sistemlerinin sahadaki kullanımlarıdır.
Tedavide nanoparçacıkları kullanmanın asıl amacı, ilaç verme için nanoparçacıkları keşfetmek ve tasarlamak, uyarıcı etkisini arttırmak ve sonradan etkileri azaltmaktır. Bu tür parçacıkları tasarlamak oldukça zordur, çünkü insanlar için toksik olabilirler. Bununla birlikte, TiO2’nin fiziksel ve elektrokimyasal özellikleri fotodinamik işlemlerde kullanılmasını uygun ve güvenli kılar.
Titanyum dioksit kullanan iki ana tedavi yöntemi vardır: Radyoterapi ve fotodinamik tedavi (PDT).
Radyoterapide TiO2 Nanopartikülleri:
Tümör hücrelerini tespit etmek için kullanılan iyonlaştırıcı radyasyonun kullanıldığı radyoterapi, kanseri iyileştirmek için en yaygın yöntemdir. Amaç, tümörleri öldürürken sağlıklı hücrelere zarar vermemek olduğundan, radyasyonun tümöre etkisi, tümör radyo duyarlılığı olarak da bilinir, çok önemlidir. Bu nedenle, yüksek atom sayısı olan kontrast maddeler radyasyonu emmek için kullanılır. Böylece sağlıklı dokular etkilenmez. Youkhana ve arkadaşlarının çalışması TiO2 nanopartiküllerinin doz dağıtımını olumlu yönde etkilediğini belirtmektedir. Bu nedenle, titanyum dioksit bir theranostic ajanı olarak kullanılabilir.
Fotodinamik Terapide TiO2 Nanopartikülleri (PDT):
Fotodinamik tedavi, cerrahi, radyolojik ve kemoterapötik tedavilere kıyasla, kanser için alternatif bir tedavi olarak giderek daha fazla tanınmaktadır. TiO2 nanoparçacıkları UV ışığıyla aydınlatıldığında, foto kaynaklı elektronlar ve delikler oluşturulur. Ayrıca, bu elektronlar ve delikler, tümör hücrelerinin yapısını yok etmek için uygun olan oksidatif radikalleri oluşturmak için suyla reaksiyona girebilir. Yüksek fotokatalitik etkinliği, düşük toksisitesi ve yüksek fotostabilitesi nedeniyle, bilim adamları kanseri iyileştirmek için bir ışığa duyarlılaştırıcı olarak titanyum dioksit uygulamalarına odaklandılar.