TR201816132T4 - İşlevselleşti̇ri̇lmi̇ş elastomeri̇k mamul ürünleri̇n üreti̇mi̇ne yöneli̇k yöntem ve bu şeki̇lde elde edi̇len mamul ürünler - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş İstem 1'e göre seçilmiş alanlarında istenen elektriksel, biyouyumluluk ve/veya dielektrik özelliklerine sahip olan bir polimerik element bölgesi oluşturan bir metalin veya başka diğer bileşiklerin nanometrik büyüklükte parçacıklarının olduğu ve söz konusu özelliklerin üretilen ürünün çeşitli elastik deformasyonlarından sonra bile korunacağı şekilde bir elastomerik polimer substrattan oluşan mamul ürünlerin üretimine yönelik bir yöntem ile ilgilidir; buluş ayrıca İstemler 10 ve 21'e göre söz konusu yöntem aracılığıyla elde edilen işlevselleştirilmiş elastomerik mamul ürünler ile ve İstem 22'ye göre bunların kullanımı ile ilgilidir.

Description

TEKNIK ALAN Mevcut bulus istem 1`e göre seçilmis alanlarinda istenen elektriksel, biyouyumluluk ve/veya dielektrik özelliklerine sahip olan bir polimerik element bölgesi olusturan bir metalin veya baska diger bilesiklerin nanometrik büyüklükte parçaciklarinin oldugu ve söz konusu özelliklerin üretilen ürünün çesitli elastik deformasyonlarindan sonra bile korunacagi sekilde bir elastomerik polimer substrattan olusan mamul ürünlerin üretimine yönelik bir yöntem ile ilgilidir; bulus ayrica Istemler 10 ve 21,9 göre söz konusu yöntem araciligiyla elde edilen islevsellestirilmis elastomerik mamul ürünler ile ve Istem 22'ye göre bunlarin kullanimi ile ilgilidir.

TEKNIGIN BILINEN DURUMU Belirli islevsellikleri, tipik olarak elektriksel, manyetik veya optik, olan malzemelerin fonksiyonel malzeme için bir mekanik destek olarak islev gören polimer malzemelerle bir kombinasyonundan olusan çesitli mamul ürünler vardir. Yukarida bahsedilen islevsellikler saglayan malzemeler tipik olarak metaller (elektrik iletimi özellikleri olan mamul ürün saglamaktadir), oksitler veya metallerin diger bilesikleridir (elektrik yalitimina iliskin özellikler). Bu malzemelerin ve polimerlerin kombinasyonu büyük endüstriyel önemdedir çünkü polimerlere özgü olan, örnegin elektrik yalitimina, atmosferik ajanlara ve suya karsi dirence, düsük agirliga, süneklige, plastiklige (deforme olabilirlik, esneklik) ve sonuncu ama en önemli olarak düsük maliyete sahip olan ayni zamanda söz konusu islevsel özelliklere sahip mamul ürünler elde etmeyi mümkün kilmaktadir. Bunun ötesinde polimerler bunlara pratik olarak istenen herhangi bir sekli (örnegin kaliplama vasitasiyla) vermek için sentezleri sirasinda veya sonrasinda kolay bir sekilde islenebilmektedir.

Metallerin veya oksitlerin bir polimerin yüzeyin üzerindeki veya bunun matrisini içindeki birakintilari buharlastirma, bir metalin bir öncülünün buharlarinin kimyasal birakintisi (“Kimyasal Buhar Biriktirme” veya CVD olarak bilinmektedir) ardindan metale indirgeme ve/veya karsilik gelen oksite oksidasyon, buharlarin fiziksel birikimi (en iyi “Fiziksel Buhar Birikimi”, PVD veya püskürtüm olarak bilinmektedir), lazer ile uzaklastirma ve benzeri gibi birçok çesitli teknik vasitasiyla elde edilebilmektedir; bu sektörde yaygin olarak bilinen bu teknikler genel olarak fonksiyonel malzemelerin kesintisiz birakintisini saglamaktadir.

Prensipte polimer yüzeyler üzerinde veya bunlarin altinda metalik birakintilar olusturmak için kullanilabilen diger teknikler bin ila milyon volt arasinda degisen potansiyel farklari vasitasiyla atomlarin veya iyonize nano parçaciklarin (örnegin iyon tabancalari vasitasiyla) yüksek kinetik enerjilerine dogru hizlanma ile sonradan polimer matrisine yerlestirilmesini kapsayanlardir. Ancak iyon yerlestirmesi (veya türetilen teknikler) olarak tanimlanan bu teknikler mevcut bulusun amaçlari için uygun degildir çünkü bunlar yerlestirilmis atomlarin veya parçaciklarin elektrostatik olarak yüklenmesini gerektirmektedir; ilk olarak bu polimer substratlar (normalde yalitkanlar olarak söz konusu yükü dagitamamaktadir) içinde atomlarin veya parçaciklarin yerlestirilme miktarini ve/veya bunlarin birikim hizini büyük ölçüde kisitlayan bir yük birikimine ve ikinci olarak polimer hasarina örnegin nihai ürünün biyouyumluluk özelliklerini büyük ölçüde tehlikeye atabilen karbonizasyonuna (özellikle yüzey üzerinde) neden olmaktadir. “Biyouyumlu” terimi yasayan organizmalar, dokular ve organlar ile uyumlu polimerlerin ve diger malzemelerin bunlarin toksik olmamasindan dolayi zararli olmadigi ve bu organizmalarda, dokularda ve organlarda immünolojik reaksiyonlara neden olmadigi anlamina gelmektedir.

Polimer yüzeyler üzerinde veya bunlarin altinda metalik birakintilar olusturmaya yönelik prensiplerde kullanilabilen digerteknikler bir polimer matris içine metal nano parçaciklarin batirilmasini veya olusturulmasini kapsayanlar, örnegin bir indirgeme ajani kullanarak henüz çapraz baglanmamis bir polimerik matriste dagitilan metal tuzlarinin indirgenmesidir. Bu durumlarda kimyasal ajanlarin kullanimi genel olarak metal-polimer sistemlerin sentezi için gerekli bir adimdir. Ancak kimyasal ajanlarin bazi polimerlerle kombinasyonu söz konusu polimerin fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde birçok eksiklige sahip olabilmektedir. Ilk olarak teknikte uzman kisiler tarafindan bilindigi üzere birçok elastomerik polimer organik solventlere karsi intolerans göstermektedir. Örnegin bu intolerans elastomerik matrisin sismesine neden olabilmekte olup, bu da polimerin boyutsal stabilitesini tehlikeye atmaktadir (elastomerin sismesi bunun topografik özelliklerinin deformasyonuna neden olmaktadir). Bu durum bu tür bir teknik metal-polimer sistemlerin mikro paternli özellikler ile üretimi için kullanildigi zaman kritik bir yöndür. Daha sonra kimyasal ajanlarin kullanimi nihai ürünün biyouyumluluk özelliklerini büyük ölçüde tehlikeye atmaktadir. Bu baglamda bu kimyasal islemler mevcut bulusun amaçlari için uygun degildir.

Mamul ürünler ve bunlarin üretimine yönelik yöntemler ayrica bilinmekte olup, burada fonksiyonel malzeme polimerin yüzeyi üzerinde veya içinde genel olarak nanometrik boyutlarda, bir kesintisiz birikim olusturan parçaciklar formunda bulunmaktadir. US 6,592,945 82 sayili patent belgesi bir yöntem açiklamakta olup, burada ilgili bir metalin nanometrik parçaciklari ilk önce püskürtme veya CVD gibi teknikler vasitasiyla bir ara çapraz baglanma halindeki bir polimerin yüzeyi üzerinde biriktirilmektedir ve daha sonra söz konusu polimerin çapraz baglanmasini tamamlamaya neden olan isil islem sirasinda polimere nüfuz etmesi saglanmaktadir. Bu yöntem termoplastik substrat üzerinde nano parçaciklarin (veya yiginlarin) ince bir kaplamasinin polimer matrisin içine söz konusu nano parçaciklarin (yiginlarin) az veya hatta eksik yerlestirilmesi ile olusmasini içermekte olup, bu da metal ve polimer arasinda düsük adhezyona neden olmaktadir. by AFM lithography and nanoparticle incorporation", A. Podestâ et al., Journal of inceleme altinda daha sonra polimer öncüllerinin döküldügü bir kalibin iç yüzeyi üzerinde bir karbon nano parçaciklarindan bir “yatak” üretimini açiklamaktadir; karbon parçaciklari polimerin yüzey tabakalarina olusturuldugu gibi dahil edilmektedir. US 4,626,561 sayili patent belgesi (nihai polimerde bunun homojen bir dagilimini elde etmek, prensip olarak buna mekanik özellikler saglamak için) erimis polimere yerlestirme için parçaciklarin bir demetinin kullanimini açiklamaktadir. Son olarak "Poly(methyl methacrylate)-palladium clusters nanocomposite formation by supersonic cluster beam deposition: a method for microstructured metallization of polymer surfaces", L. Ravagnan et al., Journal of polimerde paladyum nanoparçaciklarinin birikimlerini elde etmek için benzer bir teknigin uygulamasini açiklamaktadir. Bu dokümanda kullanilan polimer 1800-3100 MPa Young modülüsü olan bir rijit termoplastik polimer olan poli(metilmetakrilat)tir.

Rijit polimer malzemelerle özellikle çesitli çok Ince polimer levhalar kullanilmasi vasitasiyla esnek mamul ürünler, yani bir dereceye kadar kopmadan bükülebilen ürünler üretmek mümkündür. Rijit polimerler ile üretilen nesneler ayrica bazi durumlarda %150'ye kadar gerilebilmektedir ancak uygulanan gerilme kuvveti birakildiktan sonra kendi orijinal boyutlarini geri kazanamamaktadir ve bunlarin gerilme üzerine deformasyonlari kalicidir. Diger taraftan rijit polimerler ters uzama veya gerilme sergileyen cihazlar üretmek için kullanilamamaktadir. Genel olarak tersine sekilde uzayabilen (veya gerilebilen) mamul ürünler sadece bir elastomerik polimerin polimerik baz olarak kullanilmasi vasitasiyla üretilebilmektedir.

Elastomerik polimerler (ayrica elastomerler olarak anilmaktadir) yaklasik 0,01 ve 200 MPa arasinda bulunan Young modülü degerleri ile karakterize edilmektedir.

Açiklamanin geri kalaninda ve istemlerde “elastomerik polimer” veya “elastomer” terimleri kullanildigi zaman yukarida bahsedilen karakteristiklere sahip olan bir malzeme veya Britannica Ansiklopesfnde verilen tanimi takip ederek “büyük ölçüde gerildikten sonra orijinal seklini geri kazanabilen uzun zincir benzeri moleküllerden olusan herhangi bir lastigimsi malzeme veya polimer” kastedilmektedir; özellikle mevcut açiklamada ve istemlerde “elastomer” veya “elastomerik” ile belirsiz bir sayida uzama/rahatlama döngüsünden geçebilen bir malzeme amaçlanmakta olup, burada uzama polimer gövdesinin dinlenmedeki uzunlugu ile karsilastirildiginda en az %25'tir. Benzer sekilde asagidaki açiklamada ve istemlerde “uzama” veya veya gerilmeye isaret etmektedir, bunlar esnek uzamaya veya esnemeye isaret etmektedir ve bir gerinim artik uygulanmadiginda cihazin kendi orijinal sekline ve boyutlarina geri dönecegi ve deformasyon ve sonraki rahatlama döngülerinin birçok kez tekrarlanabilecegi sekilde bir tersine çevrilebilir deformasyon vurgulanmaktadir.

Genel olarak teknikte uzman kisiler tarafindan bilindigi üzere eger normal olarak rijit polimerlerin metalizasyonu için kullanilan islemler elastomerik polimerlerin metalizasyonu için kullanilirsa meydana gelen Cihazlar amaçlanan uygulamalar için bunlari uygun olmayan hale getiren mekanik özellikler göstermektedir; özellikle elektriksel özelliklerin korunmasi ile cihazin gerilebilirligi ve metal ve polimerik parçalar arasindaki adhezyon zayiftir. Bu esasen metal birakintilarinin mekanik özellikleri ve kullanilan polimer arasindaki farktan kaynaklanmaktadir; rijit polimerler için bu fark fonksiyonel metal ve substrat olarak kullanilan polimer arasindaki mekanik özelliklerin iyi bir eslesmesine izin verecek kadar düsük olup, bu da nihai olarak cihazin egilmesini saglamaktadir; aksine elastomerik polimerler için fonksiyonel metalin mekanik özellikleri ve polimerik substratinkiler arasindaki bu eslesme nihai cihazin nispeten düsük gerinim degerleri için bile uzamasina/gerilmesine olanak saglamak için yeterince iyi degildir. Buharlastirma gibi geleneksel bir metalizasyon islemi ile üretilen elastomerik cihazlar elektrik kopmasi olmadan yükleme ve bosaltma döngüleri sirasinda sadece az gerinim yüzdesine erisebilmekte olup, bu da "Metal lon lmplantation for the fabrication of stretchable electrodes on elastomers" S. Rosset et al., Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 470 ve "High-Conductivity Elastomeric Electronics", D.S. Gray et al., Advanced Problemin mevcudiyetine iliskin bir onay olarak asagida detayli sekilde ele alindigi üzere metal tabakalarin oluklu polimer yüzeyler üzerinde biriktirilmesi önerilmistir.

Bazi uygulamalar için mamul ürünün ayrica esnek olmasi ve bükülmeden sonra istenen fonksiyonel özellikler korumasi gereklidir; esnek polimerik matrisler içinde elektriksel olarak iletken hatlar içeren mamul ürünlerin üretimi US 6,878,643 82 açiklanmaktadir. Bu tür mamul ürünler hareketli parçalarin otomasyonu ve özellikle robotikler gibi çesitli alanlarda uygulama bulabilmektedir. Özellikle elektriksel islevsellikleri olan islevsel mamul ürünlerin veya cihazlarin uygulanabildigi son derece önemli baska bir sektör yasayan bir organizmaya, özelikle insan vücuduna implantasyon için cihazlardir. Bu türde hem aktif hem de pasif çesitli cihazlar gelistirilmektedir. Aktif cihazlar (ayrica “aktüatörler” olarak adlandirilmaktadir) inan vücudunda cihaz tarafindan saglanan bir elektrik uyaranina karsi reaksiyon gibi bir etkiye neden olabilenlerdir; bu kategori örnegin belgesinde açiklanmaktadir), derin beyin stimülasyonuna yönelik cihazlari (örnegin için omurganin elektriksel stimülasyonu için cihazlari veya örnegin masküler hareketi stimüle edebilen veya yerini alabilen genel olarak “aktüatörleri” (“yapay kaslar” olarak anilmaktadir) içermektedir. Bunun yerine pasif cihazlar vücuda bunun parçalarinin veya organlarinin kosullarini veya durumlarini kaydetmek için geçici olarak veya kalici olarak implante edilebilen bütün sensörleri, örnegin sicaklik sensörlerini, bir kemigin veya eklemin tabi oldugu strese iliskin sensörleri (örnegin belgesinde açiklananlar gibi veri isleme ve ayrica kablosuz modda opsiyonel olarak bunun disari gönderilmesi için elektronik bilesenleri kullanmaktadir.

Vücuda implante edilmeye yönelik cihazlar elbette biyouyumlu malzemelerden yapilmak zorunda olup, bu da ayrica söz konusu cihazlarda izler birakabilen, üretim sirasinda kullanilan ürünlere yönelik gerekli bir kosuldur. Bunun ötesinde kullanilan islemler substratlar olarak kullanilan biyouyumlu malzemelerin özelliklerini degistirmemelidir.

Son yillarda arastirmalar islevsel özelligi korurken (baska bir deyisle bir veya daha fazla dogrultuda gerilebilirken) esnek ve ayni zamanda gerilebilir olan bir polimer ve bir fonksiyonel malzemenin kombinasyonundan olusan mamul ürünlerin üretimine odaklanmistir; bu özellik insan vücuduna implante edilmeye yönelik cihazlarda özellikle ilgi konusudur çünkü bu aktüatör ve sensör tiplerinin araliginin büyük ölçüde arttirilmasini uzamaya veya sikistirmaya tabi tutulan bu cihazlarin vücut parçalarina takilmasina olanak saglayarak mümkün kilmaktadir. Kendisini çevreleyen vücut parçalarininkine benzer esnek özelliklere sahip olan bir gerilebilir malzeme ile üretilen bir cihaz vücuda implante edildigi zaman daha az tahris ve agriya neden olmaktadir. Esnek mamul ürünlerin islevsel özellikler ile üretimi nispeten basit iken islevselligi birkaç deformasyon döngüsünden sonra degismeden kalan gerilebilen mamul ürünlerin üretiminin çok daha karmasik oldugu kanitlanmistir çünkü kullanilan islevsel malzemeler germede kendiliginden esnek degildir. Örnegin yukarida belirtilen D.S. Grey ve arkadaslarinin makalesinde tartisildigi üzere bir elastomerik polimer üzerinde biriktirilen bir altin izi %2,4'e kadar uzamaya dayanabilmekte olup, bunun ötesinde metal birakinti çatlamakta ve iz elektrik iletimi özelliklerini kaybetmektedir.

Bu kisitlamanin üstesinden gelmeye iliskin çesitli yollar literatürde önerilmistir.

Yukarida belirtilen 8. Rosset ve arkadaslarinin makalesi gerilebilen cihazlarin iyon implantasyonu vasitasiyla üretimi açiklamakta olup, cihazlar bir elastomerik gövdede metal birakintilari içermektedir. Her ne kadar iyon implantasyonu vasitasiyla gerilebilen elektrotlarin geçerliligi makale de gösterilmis olsa da teknik bazi eksikliklerden mustariptir. Ilk olarak makalenin “Dielektrik Bozulma Alani” bölümünde belirtildigi üzere implante iyonlar tarafindan tasinan yüksek enerjilerin yayilmasi implantasyonun gerçeklestigi elastomerik yüzeylerin kolay bir sekilde karbonizasyonuna neden olmaktadir; bu islem indirgenmis toplam esnek özellikler veya indirgenmis biyouyumluluk gibi çesitli olumsuz etkilere neden olabilmektedir.

Bu teknige iliskin baska bir ana problem yerlestirilen atomlarin elastomerin yapisinda büyük bir mobiliteye ve implantasyon sirasinda halihazirda daha büyük boyutlarda parçaciklar olusturan agregalara sahip olmasidir (bu spontane fenomenin tahrik kuweti sistemin serbest yüzey enerjisine iliskin azalmadir).

Büyümesi sirasinda elastomer gövdesinin yüzeyine daha yakin parçaciklarin daha fazla gelen atomu yakalama ve sonuçta elastomere baska atomlarin nüfuzunu bloke ederek ayni vücudun ait parçalarini “koruma” egiliminde olmasi olup, bu da birakintinin derinligi boyunca nihai nano parçaciklarin boyutlarinin büyük ölçüde homojen olmayan bir dagilimi ile sonuçlanmaktadir; özellikle söz konusu boyutlar elastomerik gövde yüzeyinde (veya yakininda) nano parçaciklar için daha fazladir (orijinal atomlarin boyutlarindan daha yüksektir) ve söz konusu vücut içinde artan derinliklerde sabit olarak azalmaktadir; bu durum makalenin Sekil 1'inde iyi gösterilmektedir. Bundan baska elastomerik gövdedeki nano parçaciklarin ortalama büyüklügü yerlestirilen iyonlarin miktari vasitasiyla belirlenmektedir ve bagimsiz olarak kontrol edilememektedir. Parçacik boyutlarinin bu güçlü bir sekilde homojen olmayan dagitimi muhtemelen sadece bunlar dinlenmede nispeten yüksek dirence sahip ise yüksek gerinime karsi koyabilen (düsük miktarda yerlestirilen atom belirtilmektedir - ve dolayisiyla elastomerik gövdenin yüzeyinde özellikle daha küçük nano parçaciklari vurgulamaktadir) bu birakintilarin gözlemlenen davranisindan sorumludur (bkz, ayni makale Sekil 6), bu esnada dinlenmede öz direncin azalmasi gerilmeye karsi bir direnç kaybi ile elde edilebilmektedir. Önerilen baska bir yaklasim lineer olmayan örnegin sarmal, zikzak seklinde veya dalgali sekilde iletken çizgiler olan iletken izler üretmektir.

Yukarida belirtilen Gray ve arkadaslarinin makalesi bir silikon matriste iletken altin çizgileri üretimini açiklamakta olup, burada iletken çizgiler sarmal sekildedir ve yaklasik olarak %28'ye kadar matris uzamasina dayanabilmektedir. EP 1,790,380 A1 sayili patent basvurusu akim ileten mamul ürünlerin üretimine yönelik bir islemi açiklamakta olup, burada daha sonra bir elastomerik substrata isil islemler kullanarak buraya yapistirilan istenen bir iz sekli lazerle kesme veya kimyasal atak vasitasiyla bir metal plakadan (örn, Pd veya NiTi) elde edilmektedir; iz deformasyon döngüleri sirasinda kopma riskini azaltmak için yuvarlatilmis köseleri olan zikzak seklindedir. US 7,085,605 B2 sayili patent belgesi iletken elastomerik mamul ürünlerin üretimine iliskin bir yöntemi açiklamakta olup, burada dalgali metal izleri elektrokimyasal biriktirme vasitasiyla biriktirilmektedir. Son olarak US 7,265,298 82 uluslararasi patent basvurusu her bir iletken çizgi için gerek tek bir iz gerekse birden çok iz içeren iletken elastomerik mamul ürünlerin üretimini açiklamakta olup, burada izler iz düzleminde dalgali geometrisi olan veya substrat polimerin bir oluklu yüzeyi üzerinde biriktirilen düzlemsel olmayan bir izi ile fotolitografik teknikler vasitasiyla üretilmektedir. Ancak bu yöntemler tatmin edici degildir. Ilk olarak çok az verimlidirler ve dolayisiyla özellikle bir sarmal iletken çizgi üretimi gerektiren Gray ve arkadaslarinin makalesindeki veya düzlemsel olmayan (oluklu) yüzeyler sayili patent belgelerindeki gibi endüstriyel ölçekte üretime transfer etmek için uygun degildir. Ikinci olarak bu yöntemler kullanilarak elde edilen mamul ürünler sadece izin ortalama dogrultusunda (baska bir deyisle dalga veya oluk medyan dogrultusunda) germeye karsi dirençlidir. baska bir yaklasim önceden gerilmis bir elastomer üzerinde metal izler biriktirmektir (bilinen yöntemler kullanilarak); biriktirmeden sonra elastomer kendi “dinlenme” boyutuna geri dönmektedir ve metal birakinti çekilmeyi takip etmek için geometrik olarak yeniden düzenlenmektedir. Ancak bu durumda dinlenmedeki elastomerde metal birakinti sikismis hala gelmektedir; bu ilk olarak metal birakintinin olusturuldugu elastomerin yüzeyinin mekanik özelliklerinde bir degisim ile sonuçlanabilmekte olup, bu da mamul ürünün tabi tutulacagi tekrar eden uzama ve rahatlama döngüleri sonucunda birakintinin çatlamasini indükleyebilmektedir.

Bunun yani sira bu yöntemler vasitasiyla elde edilen mamul ürünler ayrica elastomerin baslangiçta önceden gerildigi dogrultuda ve söz konusu ön gerilime esit bir maksimum uzama için gerilmeye dirençlidir. Bu yaklasim ayrica islemin ölçeklenebilirligine iliskin dikkate deger problemler meydana getirmektedir.

Yine baska bir yaklasim sayili patent belgesi tarafindan önerilmekte olup, ara tabakalarin araya girmesi vasitasiyla bunu iletken iz ile tabakaya minimum sekilde transfer ederek bir elastomerik matrise dahil edilen, matrisin uzamasinin çogunu abzorbe etme islevine sahip olan iletken izler içeren bir tabakadan olusan esnek iletken mamul ürünlerin üretimini açiklamaktadir. Bu yöntem mamul ürünlerin üretimi için özellikle kompleks bir prosedür gerektirmektedir. Ek olarak bu yöntem problemi kaydirmaktadir ancak çözmemektedir, aslinda bu mamul ürünlerde iletken izin uzunlugu uzama/rahatlama döngülerinde büyük ölçüde degismemis kaldigindan dolayi mamul ürünün deformasyonlarini telafi etmek için degisken uzunlukta elektrik kontaklarinin disaridan ize getirilmesine iliskin baska bazi yollar saglamak gereklidir.

EP1818110 sayili patent belgesi örn, metallerle grup demeti biriktirme ile polimer substratlarin kullanimini açiklamaktadir. Nihai ürünün istenen özelliklerine bagli olarak çesitli polimer öncülleri kullanilabilmektedir, özellikle: akrilik asit, herhangi bir polimerize amin öncülü (alkilaminler gibi), alkoller, alkilaldehitler, aseton veya alkiltiyoller. Biyoloji ile iliskili uygulamalar için polimer öncülü avantajli olarak - plazma destekli polimerizasyonun bir sonucu olarak - OH, COOH, SH, CO veya NH2 islevselliklerini saglamaya iliskin kendi kapasitesine yönelik seçilmektedir.

Bir polimerin yüzeyi üzerinde (çesitli teknikler vasitasiyla) metalik birakintilar olusturmak için uyarlanan en iyi bilinen yöntemlere iliskin baska bir kisitlama genel olarak bu yüzeyin birakinti adhezyonuna izin vermek ve bunun tabakalara ayrilmasini engellemek için önceden islenmesinin gerekli olmasidir. Bu islemler fiziksel bir tipte (örnegin termal, plazma ile islemler, parçaciklar veya UV isigi ile isin yayma) veya kimyasal tiptedir (özellikle polimer ve birakinti için seçilen metal arasina bir uyumlastirici ajanin fonksiyonu olan bir ara krom tabakasinin biriktirilmesi): ancak bütün bu islemlerin yani sira isleme karmasik düzenlemeler eklemek mamul ürünü biyouyumsuz hale getirmektedir (özellikle kromun bulundugu BULUSUN TANIMI Mevcut bulusun amaci önceki teknigin problemlerinin üstesinden gelen, elektriksel olarak, optik olarak, manyetik olarak, kimyasal olarak ve/veya biyolojik sistemlerle etkilesim özelliklerine göre islevsel hale getirilen elastomerik mamul ürünlerin üretimine yönelik bir yöntem saglamak ayni zamanda söz konusu yöntemi kullanarak elde edilen mamul ürünler saglamaktir.

Bu amaçlara bir birinci yönde bir islevsel elastomerik ürünün üretimi için bir yöntemden olusan mevcut bulusa göre erisilmekte olup, bir metal, bir oksit veya bir metalin bazi baska bilesiklerinden seçilen en az bir islevsel malzemenin bir birakintisini içermektedir, yöntem söz konusu malzemenin nanometrik boyutlardaki nötr gruplarinin bir elastomerik malzemeye yerlestirmek için söz konusu birakintinin olusturulmasi islemini içermektedir.

Bulus sahipleri bir elastomere yukarida bahsedilen islevsel malzemelerin nanometrik boyutlarinin agregalarinin yerlestirilmesinin elastomer için iyi tanimlanan bir bölgede bir kompozit malzeme olusumuna neden oldugunu bulmustur. Bu kompozit malzeme bir metal/polimer nano kompozitten olusmaktadir, baska bir deyisle polimer matrisine gömülen yukarida bahsedilen islevsel malzemelerin nano parçaciklarindan olusmaktadir.

Bulus sahipleri bu malzemelerin çok sayida yogun elastik deformasyonlardan, özellikle dinlenmede elastomerin boyutlarinin en azindan %50'sine iliskin uzamalardan sonra bile istenen islevselligi korudugunu onaylamistir.

Bulus sahipleri ayrica elde edilen malzemelerin eger biyouyumlu polimer ve fonksiyonel malzemeler öncüller olarak kullanilirsa biyouyumluluk veya biyoetkisizlik özelliklerine sahip oldugunu ve bazi durumlarda bunlarin substratin elastomeriyle karsilastirildiginda biyoaktiviteye iliskin gelismis özellikler sagladigini onaylamistir. Çizimler Bulus asagida Sekillere atifta bulunarak açiklanacak olup, burada: - Sekil 1. bulusun yöntemini gerçeklestirmek için nano gruplarin üretimine ve yerlestirmesine yönelik muhtemel bir sistemi sematik olarak göstermektedir; ° Sekil 2, bulusun yönteminin farkli uygulama asamalarinda bir elastomerik mamul ürünü sematik olarak ve kesit halinde göstermektedir; - Sekil 3, bulusun yönteminin tercih edilen bir yapilanmasinin çesitli asamalarinda bir elastomerik mamul ürünü Sekil 1'inkine benzer bir görünümde göstermektedir; - Sekil 4, bulusun yönteminin tercih edilen bir yapilanmasinin çesitli asamalarinda bir elastomerik mamul ürünü Sekil 3'ünkine benzer bir görünümde göstermektedir; o Sekil 5, bulusa göre elde edilen nano gruplara iliskin bir birikimin büyümesini biriktirme zamaninin bir fonksiyonu olarak sematik sekilde göstermektedir; göstermektedir; ~ Sekil 7, bulusa göre üretilen iki mamul ürünün mikro fotograflarini göstermektedir; . Sekil 8, bulusun mamul ürünlerinin iki örnegin üzerinde bir iletim elektron mikroskopu (TEM) ile çekilen mikrograflari göstermektedir; deformasyonu sirasinda elektrik direncine yönelik testler için kelepçeler baglanmistir; 0 Sekil 10, Sekil 9'un mamul ürününün çesitli uzama/rahatlama döngülerindeki direnç ölçümlerinin sonuçlarini göstermektedir; ° Sekil 11, bulusun bir mamul ürününün kopmasina kadar bir uzama fonksiyonu olarak bir direnç ölçümünün sonucunu göstermektedir; ° Sekil 12, bulusun bir ürünü ve önceki teknige göre hazirlanan örnekler için sifir gerinimde direncin bir fonksiyonu olarak elektriksel kopmadan önceki maksimum gerinime iliskin bir verinin karsilastirmasini göstermektedir ve - Sekiller 13 ve 14, hücre kültürlerinin büyütülmüs oldugu bulusun örneklerinin ve karsilastirmali örneklerinin mikro fotograflarini göstermektedir; . Sekil 15, bulusun iki örneginin bunlarin yüzey morfolojisini gösteren atomik kuvvet mikroskopisini göstermektedir. Çizimlerdeki Detaylarin Açiklanmasi - Mamul ürün 21- Substrat 22- Film 23- Nano grup demeti 24- Bir yüzey kismi - Nano kompozit malzeme 26- Filmin alt kismi - Mamul ürün 31- Substrat 32- Film 33- Nano grup demeti 33'- Bir baska kisim 34- Maske - Açiklik 36- Bir yüzey kismi 37- Nano kompozit malzeme 41- Substrat 42- Elastomer film 43- Nano gruplar 43'- Açikliga karsilik gelen bir kisim 44- Maske 45- Bir yüzey kismi 46- Nano kompozit malzeme 60- Mamul ürün 61- Nano kompozit kanal 62- Yataklar 62'- Diger yatak 90- Mamul ürün 91- Nano kompoziti kanal 91'- Kanalin bir ucu 91”- Kanalin diger ucu 92- Metal yatak 92,- Diger metal yatak 93- Yalitilmis kelepçe 93'- Yalitilmis diger kelepçe 100- Nano kümeler kaynagi 101- Içi bos seramik gövde 102- Silindirik bosluk 103- Çikis nozulu 104- Solenoid valf 105- Hat 106- Silindirik çubuk 107- Delikli metal disk 110- Vakum haznesi 111- Agiz 112- Kosutlayici 113- Birinci asama 113'- Ikinci asama 113”-Üçüncü asama 113'”- Dördüncü asama 114- Aerodinamik lens 115- Pompalama sistemi 120- Üçüncü hazne 121- Içi bos koni 122- Ikinci pompalama sistemi 123- Örnek tutucu 124- Elastomer 125- Maske eleman PP- Nano gruplarin elastomere nüfuz etme derinligi BULUSUN DETAYLI AÇIKLANMASI Nanometrik boyutlardaki agregalar yaygin olarak bu sektörde “nano gruplar” terimi ile bilinmekte olup, bu da metnin geri kalaninda kullanilacaktir. Nano gruplar çesitli teknikler vasitasiyla üretilebilmektedir. En yaygin sekilde kullanilan nano gruplarin kaynaklari iki sinifa ayrilmaktadir, nano gruplarin kendi olusumundan sonra serbest bir sekilde nüfuz ederek kaynagi terk ettikleri ve nano gruplarin nano gruplardan bir gaz demeti olusturmak için bir gazin genlesmesi (genel olarak inerttir, “tasiyici gaz” olarak adlandirilmaktadir) vasitasiyla kaynagin disina tahrik edilenler. “Ekilmis nano grup demeti olan kaynaklar” olarak adlandirilan bu ikinci kaynak sinifi mevcut bulus için tercih edilmektedir. Bu ikinci durumda gaz ve nano gruplarin karisiminin genlesmesi teknikte uzman kisiler tarafindan bilindigi üzere süpersonik kosullarda gerçeklesmektedir, “nano gruplarin süpersonik ekilmis demeti” ve “nano gruplarin süpersonik ekilmis demetine sahip kaynaklar” terimi kullanilmaktadir. Söz konusu kaynaklari, hem bir süpersonik olmayan demeti hem de nano gruplarin bir substrat üzerinde birikmesi için süpersonik durumdaki söz konusu kaynaklari kullanan teknik asagida kullanilacak olan “Grup Demeti Biriktirme” terimi ve bunun kisaltmasi (CVD) ile bilinene bir ekilen demet vasitasiyla gruplarin birikmesi olarak adlandirilmaktadir.

Siklikla sadece tasarim detaylari ve nano gruplarin sentezi için kullanilan fonksiyonel malzemeleri buharlastirmak için kullanilan islemler açisindan bir digerinden farklilasan birçok nano grup kaynagi vardir (örnegin püskürtme islemi, lazerle buharlastirma veya elektron demeti ile buharlastirma). Asagida muhtemel bir kaynak türü sadece bir örnek olarak açiklanmaktadir ancak bulus ayrica nano gruplar olusturabilen bilinen herhangi baska bir kaynak ile gerçeklestirilebilmektedir.

Sekil 1, nano kompozit birakintilarin üretimi için muhtemel bir sistemi göstermektedir. Nano kümelerin kaynagi (100) içerisinde genel olarak birkaç santimetreküplük bir hacme sahip olan bir silindirik boslugun (102) bulundugu (kaynak boslugu olarak adlandirilmaktadir) bir içi bos seramik gövdeden (101) olusmaktadir. Kaynak boslugunun bir ucunda tasiyici gazin söz konusu bosluga girisini kontrol eden bir solenoid valfin (104) çikis nozulu (103) vardir (örnegin 100 pm,lik bir çaptadir). Tercihen yüksek saflikta (en az %99,9999'a esit) yüksek basinçli teknik gazlara iliskin bir hat (105) valfe baglanmaktadir. Kaynak boslugunun içinde kaynagin eksenine ortogonal olarak nano gruplarin olusturulacagi malzemeden yapilan, kendi katodunu olusturan bir silindirik çubuk (106) (genel olarak birkaç milimetre çapinda) vardir. Kaynagin çalismasi sirasinda çubuk tercihen kendi simetri ekseni etrafinda dakikada birkaç dönüslük (rpm) bir hizda dönmeye devam etmektedir; bu kosul söz konusu kaynagin çalismasini stabilize etmeye yardimci olmaktadir. Kendi kismi için kaynak anodu yere baglanan ve valfin çikis nozulu yakinina yerlestirilen (söz konusu nozulu engellemeyecek sekilde yerlestirilen) bir delikli metal diskten (107) (örnegin bakir) olusmaktadir.

Kaynak boslugunun karsit ucu (“boslugun çikis ucu” olarak adlandirilmaktadir) bir agiz (111) (sanayide “nozul” olarak adlandirilmaktadir) araciligiyla “genlesme haznesi“ olarak adlandirilan bir vakum haznesine (110) ve aerodinamik lensleri olan bir kosutlayiciya (112) baglanmaktadir. Nozul ortada yaklasik olarak 2 mm çapli bir deligi olan birkaç santimetre çapli bir metal disktir (örn, çelik). Nozul silindirik kaynak boslugunun çikis ucunu söz konusu boslugun aerodinamik Iensleri olan kosutlayiciya nozuldaki delik araciligiyla baglanacagi sekilde kapatmaktadir.

Aerodinamik Iensleri olan kosutlayici her biri karsiliginda yaklasik 10 mm'lik bir iç çapa ve tipik olarak birkaç santimetrelik bir yükseklige sahip içi bos bir metal Asamalar birbirine içi bos silindirlerinkine esit bir çapi olan ve ortada yaklasik olarak 2 mm'lik bir çapa sahip bir deligi olan çelik disklerden olusan aerodinamik lensler tarafindan birbirine baglanmaktadir. Son asama yaklasik olarak 1 mm'lik bir çapi olan bir delige sahip baska bir aerodinamik lens (114) vasitasiyla genlesme haznesine baglanmaktadir.

Genlesme haznesi hazne içindeki basinci yerlestirmenin baslamasindan önce yaklasik olarak 1 x 10-5 ve 1.5 x 10-4 paskal arasindaki degerlere getirebilen bir pompalama sistemi (115) (örnegin bu kaynaklar için uyarlanan tipik bir sistem bir turbomoleküler pompadan olusmaktadir) vasitasiyla vakum altinda tutulmaktadir. Implantasyon islemi baslamadan önce basinç tüm sistemde neredeyse homojendir çünkü kaynak boslugu genlesme haznesini pompalama sistemi vasitasiyla nozulun ve kosutlayicinin deliklerinden bosaltilmaktadir; bunun tersine yerlestirme islemi sirasinda solenoid valften gaz akisi kaynak boslugundaki basinci arttirmaktadir, bu da giren gaz akisindan ve pompa sistemi tarafindan pompalama hizindan dolayi bir denge degere kadar kontrol edilmektedir. Silindirik kaynak boslugu, nozuldaki delik, bütün aerodinamik lenslerdeki delikler ayni simetri ekseni üzerinde (“demet ekseni” olarak adlandirilmaktadir) hizalanmaktadir; kaynak boslugundan genlesme haznesine akabilmek için bir gazin hem nozuldaki delikten hem de tüm aerodinamik lenslerdeki deliklerden basarili sekilde geçmesi gereklidir.

Kaynagin bir atimli rejimi vardir, burada kaynagin çalisma döngülerine iliskin bir frekans birkaç hertze esittir. Her bir döngüde solenoid valf tipik olarak yüzlerde mikrosaniyelik (ps) bir zaman boyunca açilmaktadir (“valf açma zamani” olarak adlandirilmaktadir. Her bir döngüde valf açilmasindan 0,3 ve 1,0 milisaniyelik (ms) bir zaman, “gecikme zamani" olarak adlandirilmaktadir, sonra yaklasik olarak 850 V'Iik bir voltaj (“bosaltim voltaji” olarak adlandirilmaktadir) 60 ps ve 100 us arasinda bir zaman periyodu boyunca (“bosaltim zamani” olarak adlandirilmaktadir) kaynagin anodu ve katotu arasina uygulanmaktadir. Valf açilma zamani, gecikme zamani, bosaltim voltaji ve bosaltim zamani islem kontrol parametreleridir; bu parametreler çalismasini stabilize etmek ve saniyede üretilen nano gruplarin kalitesini optimize etmek için (bu miktar kaynagin “biriktirme orani" olarak adlandirilmaktadir) kaynagin operasyonel oldugu zamandan önce ve bu esnada tanimlanmaktadir; bu parametreler ve özellikle valf açilma zamani önceden tamamen seçilememektedir ve kaynagin çalismasi sirasinda regüle edilmek zorundadir.

Nano gruplar nozuldan veya kosutlayicidan çikma anina kadar toplama vasitasiyla büyüklük açisindan büyümeye devam ettiginden dolayi demet olusturmak için yerlestirmeden önce nano gruplarin büyüklügünü kavite boslugunda buhar olusumu ve nozuldan veya kosutlayicidan çikma arasinda geçen zamani kontrol ederek kontrol etmek mümkündür. Bu zaman hem kaynagin geometrik özelliklerinin regüle edilmesi (örnegin kaynak boslugunun hacmi, nozuldaki deligin çapi, kosutlayicinin asamalarinin sayisi, söz konusu asamalarin büyüklügü ve aerodinamik Ienslerdeki deliklerin çapi) vasitasiyla ve kaynagin çalisma parametrelerinin degistirilmesi vasitasiyla kontrol edilebilmektedir. Ikincisinin kaynak boslugundaki karisimin durma zamani üzerinde bir etkisi vardir çünkü bunlar bosluktaki tasiyici gazin basincini ve sicakligini belirlemektedir (valf açilma zamaninin, valf giris basincinin, bosaltim voltajinin ve bosaltim zamanin degistirilmesi vasitasiyla kontrol edilebilmektedir). Bunun ötesinde tasiyici gazin (baska bir deyisle kullanilan gazin veya gaz karisiminin) yapisi ve bosluk ve genlesme haznesi arasindaki basinç farki (genlesme haznesinin pompalama sistemini etkileyerek kontrol edilebilmektedir) ayrica söz konusu bekleme zamani üzerinde bir etkiye sahiptir. Yukarida bahsedilen parametrelerin tamami ayrica demetteki nano gruplarin hizini belirlemektedir.

Katot ve anot arasina bosaltim voltajinin uygulanmasi kaynagin içindeki çubugun ucu ve anot arasinda bir elektrik bosalmasina neden olmaktadir. Bu bosaltim “iyon püskürtme” vasitasiyla asindirilan bir plazma akisini olusturan, uygulanan potansiyel vasitasiyla katoda dogru itilen argon gazini iyonize etmektedir. Katot malzemesinin atomlari bu sekilde buharlasmakta, argon ile isi dengesi kurarak nano gruplari olusturacak sekilde bir araya gelmektedir. Tipik olarak birkaç yüz hektopaskal (hPa) basincinda, argon ve nano gruplardan olusan karisim daha sonra nozul ve aerodinamik lensleri olan kosutlayici araciligiyla kaynaktan genlesme haznesine dogru çikabilmektedir. Söz konusu karisimin nozul ve kosutlayici araciligiyla genlesme haznesine iletilmesine ek olarak kaynak haznesi ve genlesme haznesi arasindaki yüksek basinç gradyani bir süpersonik demetin olusumuna neden olan kendi hizli adiapatik genlesmesine neden olmaktadir.

Bunun ötesinde teknikte uzman bir kisi tarafindan bilindigi üzere aerodinamik lensleri olan kosutlayicinin geometrik konfigürasyonu nano gruplari demet ekseninde odaklayabilen akiskan-dinamik etkilerini indüklemektedir. Bunun sayesinde nano grup demeti 1 °'lik iraksamaya sahiptir ve demetteki nano gruplarin ortalama hizi yaklasik olarak 1000 m/s'dir (bu iki parametre kaynagin çalisma parametreleri ile iliskili sekilde modüle edilebilmektedir).

Genlesme haznesi tepede 3 mmllik bir deligi olan bir içi bos koni (121)(“siyirici” olarak adlandirilmaktadir) araciligiyla bir üçüncü hazne (120) (“biriktirme haznesi” olarak anilmaktadir) iletisim kurmaktadir. Deligin ekseni nano grup demetinin orta kisminin geçisine izin vermek ve argon ve nano gruplardan olusan demetin kosutlanmamis kismini dagitmak için demet ekseni ile ayni hizaya getirilmektedir.

Biriktirme haznesi, kaynagin çalismasi sirasinda hazne içinde yaklasik olarak 5 X -3 Pa“lik bir ortalama basinci koruyan, önceden açiklanan benzer bir ikinci pompalama sistemine (122) baglanmaktadir.

Nano grup demetine engel olmak için buna dogru döndürülen bir örnek tutucu (123) biriktirme haznesine yerlestirilmektedir; nano gruplarin yerlestirildigi elastomer (124) söz konusu örnek tutucuya biriktirme haznesinin bosaltilmasindan önce yerlestirilmektedir. Bazi konfigürasyonlarda nano grup demetinin ekseni demete maruz kalan elastomer yüzeyine ortogonal olmayabilmektedir. Nano gruplar polimer yüzeyin sadece bir kismi üzerinde bunu asagida açiklandigi üzere göstermektedir: eleman (125) maskedir. Örnek tutucu bunun ötesinde söz konusu örnek tutucuyu (ve eger mevcutsa maskeyi) grup demetinin eksenine ortogonal iki dogrultuda hareket ettirebilen bir uzaktan kontrollü motorize sisteme baglanabilmektedir. “Tarama” olarak adlandirilan bu hareket polimer filmin istege göre genis bir alanini örnek tutucu üzerindeki nano grup demetinin yaklasik olarak 3 cm'lik bir çapi olsa bile polimer filme maruz birakmayi mümkün kilmaktadir. Son olarak örnek tutucu polimer filmde nano gruplarin yerlestirme isleminin gerçeklestirilmesinden önce daima örnek tutucunun motorlu tahrik sistemi tarafindan nano grup demetine maruz birakilan bir kuartz mikro terazi (teknikte uzman bir kisi tarafindan QCM kisaltmasi ile bilinmektedir, sekilde gösterilmemektedir) ile donatilmaktadir. Dolayisiyla kaynagin birikme hizini ölçmek ve bunun çalisma parametrelerini optimize etmek mümkündür.

Optimizasyondan sonra polimerin nano grup demete maruz kalma islemi baslamaktadir. Bu islem sirasinda nano gruplar polimere yerlestirilmekte ve burada bir nano kompozit film olusturmaktadir. Maruz kalmadan önce ve bu esnada polimer film oda sicakliginda (yaklasik olarak 20 °C,ye esittir) tutulmaktadir. Maruz kalma zamani tarama vasitasiyla kaplanan alana ve nano kompozitte istenen nano grup yogunluguna baglidir ve genel olarak onlarca dakika ve saat arasinda degisiklik göstermektedir. Bunun ötesinde örnek tutucu üzerine, elastomer yakinina ve tarama islemi tarafindan kaplanan bir alana bir “sablon” yerlestirilmekte olup, bu sablon kendi cilali yüzeyi ile demete maruz kalan ve kismen alüminyum folyo vasitasiyla maskelenen örnegin milimetre karelik bir silikon substrat içermektedir.

Dolayisiyla söz konusu substratin kaplanmamis kismi söz konusu substratin üzerinde nano gruplarin ataletinin bunlarin yerlestirmesini engellemeyecegi sekilde olmasi haricinde polimer film ile ayni yolla nano gruplarin yerlestirmesine tabi tutulmaktadir. Dolayisiyla nano gruplarin bir yüzey filminin olusmasi mevcut olup, bunun kalinligi (“es deger kalinlik” olarak anilmaktadir) bir stilus profilometre kullanilarak nano gruplarin birikmesinin sonucunda (birikmenin gerçeklestigi gerçeklesmedigi yer arasinda olusan adimin yüksekliginin ölçülmesi araciligiyla) ölçülebilmektedir; bu prosedürün amaci biriktirilen malzeme miktarinin ve elastomere yerlestirilen miktarin bagimsiz kontrolünü saglamaktir. Maruz kalma sonunda nano gruplarin kaynagi ve genlesme haznesi ve biriktirme haznesi pompalama sistemleri kapatilmaktadir ve biriktirme haznesi nano gruplarin yerlestirmesinin gerçeklesmis oldugu elastomer örneginin çikartilmasi için açilmaktadir.

Yukarida açiklanan teknigin varyantlari örnegin argondan farkli bir inert gazin (örn, helyum) veya söz konusu reaktif gaz ve baska bir element arasindaki reaksiyondan türeyen bir malzemenin nano gruplarinin olusturulmasi istendigi zaman bir reaktif gazin kullanimini; nano gruplarin katidan baska birfiziksel formda, baska bir deyisle sivi veya ayrica gaz ve/veya buharformunda olusmasi için baslangiç malzemesinin kullanimini veya nano gruplarin olusturulacagi malzemenin kati formda olmasi durumunda söz konusu kati malzemeden atomlari soymak için bir potansiyel farkinin uygulanmasindan farkli bir yöntem (örnegin lazerle asindirma veya benzeri) kullanimini kapsamaktadir.

Elbette bu teknigin dayandigi islemlerin statik yapisinin göz önüne alindiginda hem nano gruplarin büyüklügü hem de bunlarin hizi söz konusu degerlerin bir dagiliminin ortalama degerleri olarak anlasilacaktir. Bu sekilde üretilen nano gruplar elektriksel olarak nötr parçaciklardir ve dolayisiyla normalde elektrik yalitkanlari olan elastomerlerde elektrik yükünün birikmesine iliskin problem olmadan yerlestirilebilmektedir. Bunun ötesinde substrata salinan enerji çok düsüktür (genel olarak atom basina birkaç meV ve atim basina birkaç eV arasindaki nano gruplarin indirgenmis kinetik enerjisi sayesinde) ve önceden tartisildigi üzere iyon yerlestirme veya benzeri gibi tekniklerde meydana gelenin aksine polimerin takdir edilebilir isinmasini indüklememektedir ve özellikle polimere veya bunun önceki islevselliklerine zarar gelmesini engellemektedir.

Bulusun amaçlari dogrultusunda kullanilabilen nano gruplar birkaç ve binlerce birim arasinda degisen bir atom sayisindan olusmaktadir ve birkaç angstrom (Ä) ve yüzlerce nanometre (nm) arasinda boyutlara sahiptir; tercihen bu nano gruplar 50 nm'den daha düsük ve daha da tercihen yaklasik olarak 1 ve 10 nm arasinda boyutlara sahiptir.

Nano gruplar bütün metallerden veya yari metallerden örnegin Au, Ag, Pd, Pt, Cu, Ti, Fe, Ni, Cr, Co, Nb, Zr, Al, C, V, Zn, M0, W, Pb, Sn, Hf, lr, bunlarin alasimlari veya bunlarin oksitlerinden üretilebilmektedir; canli organizmalara (örnegin insan vücudu) implantasyon için cihazlarin üretiminin amaçlandigi durumda bu metaller veya bilesikler biyouyumlu olanlar ve toksik olmayanlarla kisitlanmak zorundadir bu yüzden örnegin Cr ve Pb gibi metaller hariç birakilmaktadir. Degerli metaller, özellikle altin, platinyum, gümüs ve titanyum ve bunlarin oksitleri bulusun amaçlari için tercih edilmektedir. Altin ve platinyum bunlarin yüksek elektrik iletkenliginden, kimyasal stabilitesinden ve biyouyumlulugundan dolayi tercih edilmektedir. Gümüs köpük önleyici ve antimikrobiyal ajan gibi kendi özel biyoaktivite özelliklerinden ve bunun dielektrik özelliklerinden dolayi tercih edilmektedir. Titanyumun oksitleri (TiOx, genel formülünün stokiyometrik veya stokiyometrik olmayan bilesikleri olarak anlasilmalidir, burada 0 < x S 2) bunlarin dielektrik özelliklerinden, seffafligindan, biyouyumlulugundan ve hücre büyümesini destekleme kapasitesinden dolayi siklikla biyolojik uygulamalar için kullanilmaktadir.

Bilinen bütün elastomerik malzemeler (hem dogal hem de sentetik) mevcut bulusun mamul ürünlerini yapimi için kullanilabilmektedir; sadece örnek olarak polisiloksanlardan (daha yaygin olarak silikonlar olarak bilinmektedir), poliüretan elastomerlerden, elastomerik floropolimerlerden, poliolefinlere, polibütadiene (BR), stiren-bütadien kauçuga (SBR), etilen-propilen kauçuga (EPR), etilen-propilen-dien kauçuga (EPDM), nitril kauçuga (NBR), akrilik kauçuga (ACM) bagli elastomerlerden ve izobütilen ve izporene (IIR) bagli olanlarda bahsedebiliriz. Her ne kadar bu bulusun amaçlari arasina dahil edilmemis olsa da teknik bunun ötesinde diger polimerlere de dogal olarak uygulanabilmektedir, örnegin poliüretanlar, poliamidler (PA), parilen (poIi-paraksilen), floropolimerler, poliolefinler, kolajenler, kitin, alginat, polivinilpirrolidon (PVP), polietilen glikol (PEG), polietilen oksit (PEO), polivinil alkol (PVA), Iaktik ve glikolik asitlerin polimerleri veya kopolimerleri, polikaprolakton, poliamino asitler ve hidrojeller gibi. Polisiloksanlar, R'nin metil, etil veya fenil gibi bir organik radikal oldugu ve x'in 1 ve 3 arasinda bir tam sayi oldugu (RxSiO(4-x)/2)n, genel formülüne sahip polimerler özellikle biyouyumlu mamul ürünler üretilecegi zaman bulusun amaçlarina yönelik olarak tercih edilmektedir. Bu sinif içinde sergiledigi özellikler dizisinden dolayi polidimetilsiloksan (PDMS) özellikle tercih edilmektedir; bu polimer aslinda sicakliga, kimyasal saldiriya ve oksidasyona karsi dikkate deger dirence sahiptir; su geçirimsizdir; mükemmel bir elektrik yalitkanidir, yaslanmaya karsi dirençlidir, saydamdir, inerttir, toksik degildir ve alev almamaktadir.

Elastomer herhangi bir kalinliga veya sekle sahip olabilmektedir; ancak pratik uygulamalarin çogunda üretilen ürünlerin büyüklük azaltma ve bunlarin entegrasyonuna iliskin gereksinime göre az veya çok az kalinlikta levhalar veya filmler seklinde olmasi, elektronik cihazlarin üretiminde yaygindir, tercih edilmektedir; bu gereksinim vücuda implante etmeye yönelik cihazlar alaninda daha da uygulanabilir olup, burada cihaz hastanin rahatini arttirmak ve cihazin takildigi vücut parçasinin ve çevreleyen parçalarin islevselligi ile muhtemel etkilesimini minimize etmek için mümkün olan en küçük boyuta sahip olmasi gerekmektedir. Bulusta kullanilan elastomerik substratlar tipik olarak yaklasik olarak 500 nm ve 1 mm arasinda ve tercihen yaklasik olarak 5 ve 300 um arasinda bir kalinliga sahiptir. Bu alanlardaki daha fazla kalinlik için elastomer önceden üretilmis bir levha formunda kullanilabilmekte ve aparatin bir örnek tutucusu üzerinde düzenlenebilmektedir. Yukarida tanimlana tercih edilen araliktakiler gibi azaltilmis kalinliklar için elastomerik tabaka tercihen dogrudan bir rijit substrat (örnegin düzlemsel bir silikon diski) üzerinde dogrudan örnegin söz konusu substrat üzerinde bir solüsyon formunda polimerin öncüllerinin biriktirilmesi vasitasiyla; örnegin substratin döndürülmesi araciligiyla (“döndürmeli kaplama” olarak bilinen bir teknik) substrat üzerinde bir solüsyon filmi olusturulmasi vasitasiyla; solventin buharlastirilmasi vasitasiyla ve bu sekilde elde edilen öncüllerin filminin kendi polimerizasyonunu veya çapraz baglanmasini saglayan isil islemler veya isinim, tipik olarak UV araligindaki dalga boyunun radyasyonu gibi islemlere (“kürleme” olarak tanimlanmaktadir) tabi tutulmasi vasitasiyla biriktirilerek üretilmektedir.

Filmin üzerinde olusturuldugu substrat daha sonra dogrudan yerlestirme fazinda örnek tutucu olarak kullanilabilmektedir. Açiklamanin geri kalaninda bulusun yönteminin tercih edilen bu yapilanmasina atifta bulunacaktir, ancak önceden olusturulmus (örnegin levhalar veya kompleks üç boyutlu yapilar) ürünler formundaki elastomerlere genel uygulama ön planda olmaktadir.

Nano gruplarin elastomere yerlestirilmesi elastomerin bir yüzey tabakasinda bir nano kompozitin, baska bir deyisle bir ikinci malzemenin (elastomer) matrisinde bir birinci malzemenin (metal veya oksit) nano parçaciklarinin bir dagitimindan olusan bir malzeme hacmi olusmasina neden olmaktadir.

Bu yüzey tabakasinin kalinligi nano gruplarin “nüfuz etme derinligi”, baska bir deyisle parçaciklarin seçilen çalisma kosullarinda eristigi yüzeyden maksimum uzaklik vasitasiyla belirlenmektedir; nüfuz etme derinligi çesitli faktörlere ve esas olarak nano gruplarin elastomer yüzeyi üzerindeki etki anina (demet eksenine paralel bileseninden ölçülen “yerlestirme hizi" olarak tanimlanmaktadir) ve nano gruplarin ataletini belirleyen ortalama kütlesine, biriktirme sirasinda elastomerin sicakligina ve daha az bir dereceye kadar kendi kimyasal yapisina (örnegin birlikte nüfuz etmeye karsi daha yüksek veya daha az direnç belirleyen polimer tipine, polimerizasyon derecesine ve çapraz baglanma derecesine) baglidir. Bulusun amaçlari dogrultusunda bu niceliklerin tipik degerleri su sekildedir: genis bir aralikta degisebilen ve daha da tercihen oda sicakligi olabilen bir biriktirme sicakligi ve m/s arasinda degisebilen ve daha da tercihen yaklasik olarak 1000 m/s'lik bir yerlestirme hizi. Yöntemin pratik uygulamasinda belirli bir metal çifti (fonksiyonel metal ve elastomer) ve belirli implantasyon özellikleri için nüfuz etme derinligi kolay bir sekilde belirlenebilmekte ve birkaç ön test ile istenen bir degere optimize edilebilmektedir. Tipik olarak nano kompozit tabakanin kalinligi 5nm ve 10 um arasinda, tercihen yaklasik olarak 50 nm ve 1 um arasindadir ve daha da tercihen yaklasik olarak 100 nm'lik degerlere kadar kontrol edilmektedir.

Sekil 2, yöntemin esas uygulama asamalarini göstermektedir. Bu sekilde elemanlar ölçekli gösterilmemektedir ve özellikle film kalinliklari ve nano parçaciklarin boyutlari açiklik için çok fazla büyütülmüstür. Sekil 2(A) örnegin substrat üzerinde öncüllerin bir solüsyonunun biriktirilmesi ve dogal durumunda polimerizasyon vasitasiyla elde edilen bir elastomerin, üzerinde bir film (22) olan bir substratini (21) kesit seklinde sematik olarak göstermektedir. Sekil 2(B) nano grup yerlestirme asamasini göstermektedir: 23 rakami filmin (22) üst yüzeyine gelen nano grup demetini belirtmektedir; nano gruplar elastomere nüfuz etme derinligi kadar nüfuz etmektedir (sekilde PP olarak gösterilmektedir), bu da nano kompozit tabakayi saglamaktadir. Sekil 2(C) yerlestirme asamasini nihai sonucunu göstermekte olup, bu da bir nano kompozit malzemenin (25) filmin (22) üst kisminda üretildigi diger yandan ayni filmin alt kisminin (26) nano parçaciklardan serbest kaldigi mamul üründen (20) olusmaktadir. Son olarak Sekil 2(D) örnegin “soyma” vasitasiyla substrattan (21) burada olusturulan nano kompozit malzeme (25) ile filmin (22) uzaklastirilmasi ile elde edilen nihai mamul ürünü göstermektedir.

Sekil 2(C),de açik bir sekilde gösterildigi üzere nano kompozit malzeme, nano kompozit malzeme (25) ve filmin (22) alt kismi arasinda hiçbir fiziksel arayüz olmayacagi sekilde üretilmektedir, baska bir deyisle yerlestirme isleminden sonra filmin (22) üst kismindaki nano kompozit malzeme (25) ve ayni filmin alt kismindaki (26) elastomerik polimer arasinda hiçbir keskin fiziksel arayüz olusmamaktadir.

Fiziksel arayüzün olmamasi nano kompozit malzeme (25) ve filmin (22) alt kismi (26) arasinda iyi bir adhezyonu garantilemek ve özelikle tüm mamul ürüne (20) karsi mekanik direnci garantilemek için çok önemlidir; teknikte uzman kisi tarafindan bilindigi üzere bir fiziksel arayüzün mevcudiyeti mamul ürünün zayif bir bölgesine isaret edebilmekte olup, bu da mekanik stres uygulandigi zaman sistemin kopmasina neden olabilmektedir. Mevcut bulusta açiklanan yöntemin baska bir faydasi, kullanilan özel fiziksel islemden dolayi polimer ve nano gruplarin malzemesi haricinde hiçbir kimyasal bilesigin kullanilmamasidir. Örnegin nihai mamul ürünün biyouyumlulugunu tehlikeye atabilen kimyasal solventler veya yüzey aktif maddeler mevcut bulusta açiklanan nano kompozit olusum islemi sirasinda kullanilmamaktadir. Özellikle nano kompozit malzemenin polimerik kismi münhasiran elastomerik filmin ayni monomerleri ile olusturulmaktadir, baska bir deyisle elastomerik filmi içeren polimerle kimyasal olarak özdestir.

Nano kompozit tabakanin nihai özelliklerini kontrol etmeye yönelik baska bir önemli parametre “nano grup yogunlugudur”. Mevcut bulusun amaçlari dogrultusunda bu deger nanometre kare (nm2) cinsinden ölçülen birim yerlestirme alani basina yerlestirilen nano gruplarin sayisi (yerlestirme islemi sonunda polimer matrise yerlestirilen nano gruplarin sayisi) bölü nanometre cinsinden nano kompozit kalinligi olarak tanimlanmaktadir; bu deger “parçaciklarin sayisi/nm3” seklinde ifade edilmektedir. Yerlestirme isleminden sonra, mamul ürüne iliskin sonraki islemler sirasinda polimer matrise dahil olan nano gruplarin sayisinin birlesme ve yigma islemlerinden dolayi degisiklik gösterebildigine dikkat çekmek gerekmektedir; nano gruplar yerlestirmenin dogrudan bir sonucu olarak yerlestirilenden daha küçük bir sayida bulunan daha büyük boyutta parçaciklarin olusmasini saglayarak yigma isleminden geçebilmektedir. Bu baglamda gruplarin sayisina isaret etmektedir. Ancak atomlar ve iyonlarla karsilastirildigi zaman elastomer gövdesinde nano gruplarin azaltilmis mobilitesinden dolayi bu fenomen örnegin iyon yerlestirme ile meydana gelen ile karsilastirildiginda çok fazla azaltilmis bir degerdir. Benzer sekilde yigmadan dolayi ayrica nihai nano gruplarin ortalama büyüklügü nano grup demetinin nötr gruplarininkinden daha fazladir (Sekil 2(B)'de 23) ancak bu artisin boyutlardaki kapsami iyon yerlestirme durumundakinden çok daha düsüktür ve nihai mamul üründeki nano gruplar söz konusu önceki teknik teknigi ile elde edilenden çok daha dar bir aralikta boyutlara sahiptir. Bunun ötesinde nano kompozit tabakada bulunan nano gruplarin ortalama büyüklügü nano kompozit malzeme boyunca homojen olup, örnegin iyon yerlestirmenin tipik nano kompozit tabakasinin yüzeyine ortogonal dogrultudaki büyüklük dagiliminda bir gradyan sunmaktadir. Bulusun amaçlari için faydali nano grup yogunluguna iliskin degerler tipik olarak 1 x 10-5 ve 1 X 10-1 grup/nm3 arasindadir.

Bunun ötesinde bulus sahipleri yerlestirme isleminin sonunda nano kompozit malzemede bulunan nano gruplarin ortalama büyüklügünün nano grup demetinin nötr gruplarinin ortalama büyüklügü ve söz konusu büyüklügün on kati arasinda oldugunu ve nano kompozit tabakanin nano gruplarinin yogunluguna zayif bir sekilde bagli oldugunu bulmustur. Dolayisiyla nano kompozitteki nano gruplarin yogunlugunu (veya birikimin es deger kalinligini) nano kompozitteki nano gruplarin ortalama büyüklügünden neredeyse bagimsiz olarak kontrol etmek mümkündür. Bu örnegin iyon yerlestirme gibi diger sentez yaklasimlari ile mümkün degildir. Teknikte uzman kisilerin bildigi üzere nano gruplarin ortalama büyüklügü mamul ürünün birçok fiziksel özelligini etkileyen bir parametre oldugundan dolayi nano kompozitte bulunan nano gruplarin ortalama büyüklügünün ve yogunlugunun neredeyse bagimsiz kontrolü mevcut bulusta açiklanan yöntemin baska bir faydasini göstermektedir.

Son olarak mevcut bulus sahipleri nano kompozit malzemenin (25) üst yüzeyinin 0,1 nm ve 100 nm arasinda olusan ve genel olarak 1 nm ve 10 nm arasinda olusan bir “yüzey pürüzsüzlügü” sahip oldugunu bulmustur, burada “yüzey pürüzsüzlügü” ile atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ölçümlerine uyarlanan yüzey sertliginin ortalama karekökü kastedilmektedir ve teknikte uzman kisiler tarafindan bilinmektedir. Nano kompozitteki nano gruplarin ortalama büyüklügünden etkilenen bu yüzey pürüzsüzlügü mevcut bulusta açiklana üretim yöntemi ile siki sikiya iliskilidir; bu yüzey pürüzsüzlügü teknikte uzman kisilerin bildigi üzere yüzey pürüzsüzlügü örnegin yüzey üzerine hücre adhezyonunu gelistirebildiginden dolayi en azindan kismen bulusun mamul ürününü iyi biyouyumlulugundan sorumludur.

Nano kompozitin olusmasindan sonra polimer tercihen kendi yapisal ve morfolojik yeniden düzenlemesini desteklemek için “tavlanmaktadir”; polimerin halihazirda açiklandigi gibi bir substrat üzerinde polimerin öncüllerinin biriktirilmesi vasitasiyla elde edilen birfilm formunda oldugu ve kürleme isleminin sadece kismen (baska bir deyisle belirtilenden daha kisa bir süre boyunca) gerçeklestirilmis oldugu durumda tavlama ayrica son olarak elastomeri saglamlastirip zaman içinde stabil olan özelliklere sahip bir mamul ürün üretecek sekilde tam polimerizasyonu ve/veya çapraz baglanmayi desteklemektedir. Tablama yaklasik olarak 15-20 dakika ve 48 saat arasinda süreler boyunca yaklasik 40 ve 120 °C arasindaki sicakliklarda gerçeklestirilebilmektedir; tercih edilen tavlama kosullari yaklasik 90 °C'Iik bir sicaklik ve yaklasik olarak 10 saat boyunca islemedir.

Elektrik islevselligi olan cihazlar yapmak için bulusun yöntemine göre elde edilen birakintilarin tanimlanmis geometriye sahip olmasi, örnegin cihazin iki noktasini birlestiren lineer izler formunda olmasi gerekmektedir. Bu iki noktada öregin sicaklik sensörleri yapmak için izdeki elektrik direncini tespit etmeye yönelik iki elektrik kontagi olabilmektedir; ancak tipik olarak cihazlar daha karmasiktir ve bulusa göre elde edilen izler cihazin dirençler, kapasitörler ve indüktanslar veya RF antenleri gibi islevsel bilesenlerini baglamaktadir; cihazin bilesenleri kati hal entegre devreler tekniginde uzman bir kisi tarafindan bilindigi üzer çesitli islevsel tabakalarin birikimine yönelik bir islemin adimlarinin en azindan biri veya hatta tamaminda mevcut bulusun yöntemi kullanilarak üretilebilmektedir.

Belirli geometrileri olan izlerin veya birakintilarin üretimi asagida iki alternatif yapilanmaya atifta bulunarak açiklanmaktadir.

Birinci yapilanmada yerlestirme alanlarina iliskin bir tanim fiziksel maskeler (bu sektörde en iyi “stensil maskeler” olarak bilinmektedir); baska bir deyisle istenen implant geometrisine karsilik gelen sekilleri ve boyutlari olan açikliklara sahip olan, yaklasik olarak 100 pm ve 1 mm arasinda kalinligi olan genel olarak metal levhalar fakat ayrica cam, plastik, silikon veya seramik araciligiyla elde edilmektedir Bu olasilik Sekil 3'te gösterilmektedir: elastomer film (32) substrat (21) üzerinde üretilmektedir; elastomerin üst yüzeyinden nano grup demetinin (33) dogrultusu boyunca belirli bir mesafede söz konusu demet kismini kesen ve baska bir kisminin (33,) karsilik gelen açikligindan (35) geçmesini saglayan bir maske (34) yerlestirilmektedir. Ürün tabakanin (32) bir kisminda (36) (sekilde kesikli çizgiler ile tanimlanmaktadir) bir nano kompozit malzemenin (37) üretildigi mamul üründür (30). Stensil maskeler mikro elektronik endüstrisinde iyi bilinmektedir ve ayrica açiklanmasi gerekmemektedir. Bu yapilanmada stensil maskeler elastomerin yüzeyinden yaklasik olarak 50 ve 500 um arasindaki bir mesafede korunmaktadir; nano grup demeti son derece dogrultu oldugundan dolayi bu çalisma kosullari maskedeki açikligin büyüklügünü ve boyutlarini tekrar olusturan bir birakintiyi yaklasik olarak 0,5 um'lik bir kesinlikle donatmaktadir. Nano kompozit malzemenin (37) bulundugu yüzey kisminin 10 mikrometreden daha iyi bir çözünürlükle hem yanlamasina hem de 100 nmiden daha iyi bir çözünürlükle elastomerik gövdenin yüzeyine ortogonal dogrultuda uzamsal olarak yerlestirilebildigine dikkat çekmek önemlidir.

Ikinci yapilanmada maske dogrudan birakintinin üretildigi elastomerin yüzeyi üzerinde üretilmektedir ve üretim islemlerinin sonunda çözünme vasitasiyla uzaklastirilmaktadir. Bu yapilanma ayrica mikro elektronik sektöründe iyi bilinmektedir ve “kalkma” teknigi olarak bilinmektedir ve detayli açiklanmasi gerekmemektedir. Kisaca yöntem elastomer yüzeyi üzerinde bir polimerik malzemenin “fotorezist” veya basitçe “rezist" olarak adlandirilan bir öncülünün bir kesintisiz filminin biriktirilmesinden olusmaktadir; film daha sonra seçime bagli olarak kullanilan rezistin tipine bagli olarak elde edilecek açikliga karsilik gelen bazi alanlarda veya bunun negatifinde örnegin UV radyasyonu ile isima vasitasiyla sertlestirilmektedir, isinlanan alan uygun bir solventte çözünebilir hale gelmektedir böylece bu solventin seçime bagli olarak isimaya maruz kalan rezist üzerinde kullanimi altta kalan elastomeri açiga çikartarak isinlanan kismi kaldirirken isinlanmamis kisim halen elastomeri kaplamaktadir; negatif tipte bir rezist ile isinlanan alan solventte çözünmez hale gelmektedir böylece solvent ile sonraki islem elastomeri isinlanan alanin negatifine karsilik gelen bir alanda açiga çikartarak isinlanmamis kismi kaldirmaktadir. Her iki durumda da isima ve seçici yikamalarin uygun bir kombinasyonu ile elastomer yüzeyinin birakintinin üretildigi kismini (veya kisimlarini) diger alanlari koruyarak açiga çikartmak mümkündür.

Prosedürün sonunda birinci solvent tarafindan çikartilmayan maskelenmis kisim elastomer yüzeyini birakarak, genel olarak bir ikinci solvent ile ayrica çikartilmaktadir. Bir “rezistin" kullanimi Sekil 4'te gösterilmektedir: elastomer film (42) substrat (41) üzerinde üretilmektedir; bir maske (44) yukarida açiklanan iki alternatif yapilanmanin biri ile elastomerin üst yüzeyi üzerinde üretilmistir; demetin nano gruplarinin (43) maskedeki açikliga karsilik gelen bir kismi (43') elastomerin yüzeyine erismekte ve filmin (42) bir kisminda (45) (Sekilde kesikli çizgilerle tanimlanmaktadir) nano kompozit malzemeyi (46) olusturmaktadir; nano gruplarin maske (44) üzerine erisilen kismi elastomer malzemesine yerlestirilmekte ve kendi çözünmesi sirasinda uzaklastirilmaktadir.

Yukarida açiklanan islemlerin özel elektriksel islevsellikleri olan cihazlar üretmek amaciyla, özdes veya farkli islevselligi olan ardisik tabakalardan olusan kompleks veya yapilanmalarla birkaç kez (örnegin döndürerek kaplama vasitasiyla dogrudan substrat üzerinde üretilen elastomer film durumunda baska polimer tabakalarin biriktirme ve kürleme islemleri dahil olmak üzere) tekrarlanmasi mümkündür; ayrica yukarida açiklandigi gibi bir islemin veya bir dizi islemin sonunda yari tamamlanmis ürünün karsit yüzünde bir veya daha fazla benzer islem gerçeklestirmek (bir elastomer levha kullanildigi zaman bunu basitçe çevirerek veya dogrudan substrat üzerinde üretilen elastomer film durumunda bunu substrattan ayirip orijinalde substrata temas eden yüzünü açikta birakarak) mümkündür. Basit bir örnek olarak ayni maskeleri koruyarak üç seviyeden olusan bir nano kompozit tabaka üretmek, dolayisiyla bir kapasitör olusturmak mümkündür; bir elektrik iletkeni olan bir birinci seviye, bir yalitkan olan bir ikinci seviye ve yine bir iletken olan bir üçüncü seviye. Çesitli seviyeler birbiriyle örnegin “yollara” iliskin iyi bilinen yöntem, baska bir deyisle cihazin farkli seviyelerine yerlestirilen iki iz arasinda elektriksel devamlilik saglamak için bir tabakanin tam yüksekligi boyunca yapilan ve daha sonra bir metal ile doldurulan açikliklar kullanilarak bir digeriyle elektriksel olarak irtibatlanabilmektedir. Esnek elektronik cihazlarin üretimi için gereken gereksinimleri elde etmek için kullanilabilen diger yöntemler ve diger mimariler mikro elektronik alaninda uzman bir kisi için açik olacaktir.

Farkli islevsellikleri olan nano kompozitin farkli parçalari gerek münferit islemlerle islevsel malzemenin modifiye edilmesi vasitasiyla gerekse bazi çalisma kosullarinin modifiye edilmesi vasitasiyla elde edilebilmektedir. Örnegin önceden açiklanan “nano grup yogunlugu” üzerinde etkili olunmasi vasitasiyla halen bir iletken malzeme (örn, altin) kullanilirken nano kompozitte iletken özellikleri ayarlamak mümkündür. Bulus sahipleri bu parametreye iliskin kritik bir deger (“kritik yogunluk” veya dc olarak adlandirilmaktadir) oldugunu gözlemlemistir, bu degerin altinda bir iletken malzemenin parçaciklari ile üretilen bir nano kompozit bir yalitkan iken bu degerin üstünde nano kompozit tabaka elektriksel iletkenlik özellikleri gerektirmektedir; yalitkana ve iletkene iliskin tanimlar bu terimlere normal olarak uygulananlardir, baska bir deyisle yalitkan burada ölçülebilir (standart bir elektronik ekipmanin ölçüm aygitlari kullanilmaktadir) bir akimin geçisine izin vermeyen bir nano kompozit iz anlamina gelmekteyken iletken iki uca bir potansiyel farki (V) uygulanmasi üzerine potansiyel farki ile orantili olan bir akimin (I) iyi bilinen Ohm kanununa (I = V/R) göre aktigi, burada R iletkenin direncidir, bir nano kompozit izi anlamina gelmektedir. Kritik yogunluk degeri kullanilan polimere özgüdür ve teknikte uzman bir kisi tarafindan birkaç ön test ile kolay bir sekilde tanimlanabilmektedir. Örnegin bir PDMS film durumunda bulus sahipleri de degerinin yaklasik olarak 3><10-4 ila yaklasik olarak 1X10-3 gruplar/nm3 arasinda degisebildigini tanimlamistir. Yalitkan izler kritik yogunlugun altinda nano grup yogunlugu degerleri ile elastomer filmde üretilebilirken iletken izlerin üretimi için kritik yogunlugun 1,5 katindan daha fazla yogunluklarla çalismak tercih edilmektedir.

Bunun ötesinde bulus sahipleri iletken izlerin davranislarinin farklilastirilmasinin mümkün oldugunu bulmustur. dc üstünde ve dc”nin yaklasik olarak üç katindan az nano grup yogunluklari ile çalisilmasi vasitasiyla direnci söz konusu izlerin uzamasinin bir sonucu olarak önemli ölçüde degisen iletken izler elde edilmekte olup, bunlar buna göre “piezodirençli gerilebilir iletkenler” olarak tanimlanmaktadir. Örnegin PDMS izleri durumunda yaklasik olarak 1X10-3 gruplar/nmß'dan daha fazla ancak yaklasik olarak SX10-3 gruplar/nm3”dan daha düsük ve tercihen esneyebilen iletkenler elde edilmektedir (örnegin %40'a esit mamul ürün uzamalari için iz direnci degerinde %500,den daha fazla degisim ile). Bunun aksine dc'nin yaklasik olarak üç katindan daha fazla nano grup yogunluklari ile çalisilmasi vasitasiyla iletkenligi takip eden uzama ile çok az degisiklik gösteren buna göre PDMS izleri durumunda yaklasik olarak 5X10-3 gruplar/nmß'dan daha fazla yogunluklar için iz direnç degerinde %250'den az degisimler %40'a esit mamul ürün uzamalari için gözlemlenmistir. Esnek izler izin kendisinin sabit elektriksel özelliklere sahip olmasi istendigi zaman, mamul ürünün veya içinde bulundugu cihazin uzamalarindan sonra bile üretilebilmektedir; bunun aksine piezodirençli izler deformasyon sensörlerinin üretiminde faydali bir sekilde bunlardan faydalanilabilmektedir.

Bulus sahipleri saydam elastomer filmler kullanilmasi vasitasiyla ve dc'nin yaklasik olarak on katindan az nano grup yogunlugu degerleri için elde edilen nano kompozit malzeme yari saydamdir, baska bir deyisle görülebilir isigin iletimine izin vermektedir.

Daha önceden belirtildigi üzere nüfuz etme derinligi polimer yüzeyinin altinda nano gruplar tarafindan erisilen maksimum derinligi temsil etmektedir; yerlestirme islemi devam ettirildikçe nano kompozitin polimer matrisindeki nano grup yogunlugundaki artis ile nano gruplar polimer içine nüfuz etmekte kademeli olarak daha fazla zorlukla karsilasmaktadir ve sonuç olarak söz konusu yüzeyden kademeli olarak azalan mesafelerde durmaktadir. Nano kompozit tabakanin büyümesi daha sonra eger yerlestirme yeterli bir süre boyunca devam ettirilirse nano gruplar nano kompozitin yüzeyi üzerinde meydana çikmaya baslayana kadar giderek artan bir sekilde polimerin kendisinin yüzeyine dogru meydana gelmektedir. Bu durum yerlestirme zamani arttikça nano parçaciklarin birakintisinin gelismesini gösteren Sekil 5”te sunulmaktadir. Bu sekilde dikey çizgiler ve dalgali çizgiler kesitte gösterilen elastomer filmin konturlarini göstermektedir; yatay koordinat biriktirme süresini göstermektedir. islemin baslangicinda (kisa süreler, seklin sol tarafinda) nano gruplar küçüktür ve polimer matrisin içinde izole edilmistir; bir ara zamanda (seklin orta kismi) nano gruplar bir digeri ile yigin haline gelerek büyüklük açisindan büyümeye baslamistir ve iletken parçaciklar durumunda nano kompozit malzeme boyunca bir süzülen bir iletken yol olusturarak karsilikli temas içinde olmaya baslamistir; uzun yerlestirme zamanlarinda (seklin sag tarafi) nano grup tabakasi nano kompozit tabakanin yüzeyi üzerinde ortaya çikana kadar bunun üstüne dogru büyümektedir. Bu sekilde elde edilen ortaya çikmis nano gruplarin durumu aslinda elastomere yüksek adhezyon göstermektedir ve “Scotch bant adhezyon testi” olarak bilinen standart adhezyon testini geçebilmekte veya sulu veya organik solventlerde (örnegin etanol) ultrason ile isleme polimerden ayrilmadan en az 60 dakika boyunca dayanabilmektedir. Bu ortaya çikan tabaka ayrica daha sonra örnegin elektro biriktirme vasitasiyla daha kompakt bir metal tabakanin (nano gruplarin metali ile ayni veya farkli) büyümesi için mükemmel bir substrat olusturabilmektedir. Dolayisiyla bulusun yöntemi biyouyumlu olmayan metallerin (örnegin Cr) veya plazma islemleri gibi tekniklerin kullanimini gereksiz kilarak ayni zamanda metal ize daha iyi adhezyon saglayarak bir elastomer ile uyumlu metalik birakintilar yapmaya yönelik bilinen yöntemlere bir alternatif saglamaktadir. Bu yapilanmaya göre nano kompozit tabaka ayrica altta yatan metal izden olusan ana iletken için bir “acil iletken tabaka" olarak islev görebilmekte olup, burada nano kompozit ana iletkenin kopmasi durumunda izin elektriksel devamliligini saglamaktadir.

Bulusa göre elde edilen, opsiyonel olarak kesintisiz metal tabaka ile kapli nano kompozit tabakalar nihai cihazda açikta birakilabilmektedir ancak uygulamalarin çogunda örnegin insan vücuduna implante edilmeye yönelik cihazlarda bunlarin parçalari ilave elastomer tabakalar ile kaplanabilmektedir böylece bunlar kaplanmakta ve dolayisiyla disari ile temastan yalitilmaktadir; disaridan yalitilma diger taraftan örnegin cihazin çalismasini gerek bunu kisa devre yaparak gerekse nano gruplarin kimyasal yapisini zamanla modifiye ederek degistirebilen tuzlu su solüsyonlari (tipik olarak insan vücudunda bulunmaktadir) ile temasini engellemeye ve diger taraftan vücutta elektrik sizintisini engellemeye iliskin bir amaca sahiptir.

Opsiyonel olarak kesintisiz metal tabakalar ile kaplanan nano kompozit tabaka kisimlari ayrica bu kisimlari elektrotlar (veya mikrometrik boyutlar oldugu zaman mikro elektrotlar) ve/veya kontaklar olarak kullanma amaci dogrultusunda kaplanan polimer tabakalarda yollar araciligiyla ortaya çikmis olarak korunabilmektedir.

Elektrotlar durumunda bunlar elektrik sinyallerini nihai cihazin takildigi ortamlara saglamak için (örnegin bir organizmanin bir dokusu veya münferit hücreler) veya benzer bir ortamdaki elektriksel sinyalleri tespit etmek için kullanilabilmektedir.

Kontaklar durumunda bunlar nihai cihazi diger cihazlarla örnegin güç saglamaya veya sinyal elde etme ve islemeye yönelik birimlerle birlestirmek için kullanilabilmektedir. Söz konusu cihazin içinde elektrikli uyaricilari hem saglamak hem de tespit etmek için kullanilan elektrotlar ve kontaklar bulunabilmektedir. Özellikle cihazin bir yasayan organizmaya implante edildigi veya in vitro biyolojik sistemleri incelemek için kullanildigi durumda bu elektrotlarin ve/veya kontaklarin biyouyumlulugu önemli bir kosuldur. Nano kompozit tabakalarin ortaya çikan kisimlari (opsiyonel olarak kesintisiz metal tabakalar ile kaplanmaktadir) ayrica bazi konfigürasyonlarda hücresel büyüme alanlari olarak kullanilabilmektedir.

Kapsayan elastomer tabakalar nano kompozitin elde edildigi elastomerle ayni sekilde, baska bir deyisle örnegin kaplanacak yüzey üzerinde bir öncül solüsyonunun birikmesi ve daha sonra solventin eliminasyonu üzerine yerinde polimerizasyon ve/veya çapraz baglama vasitasiyla üretilebilmektedir.

Bulusun bu yöntemi bunun ötesinde hem yasayan canlilara implante edilen cihazlar hem de organizmalarin disinda kullanima yönelik örnegin in vitro analize yönelik cihazlar üretmeyi mümkün kilmaktadir. Ikinci durumda önerilen yöntem örnegin mikro elektrot dizileri (örnegin elektroforez veya hücrelerin stimülasyonu için kullanilmaktadir), devre elemanlari (örnegin dirençler, sicaklik sensörleri, kimyasal sensörler, pH sensörleri veya kapasitif sensörler) yapmak için ve/veya biyouyumluluklarini arttirma veya biyolojik sisteme uyaran saglama (örnegin hücresel büyümeyi veya hücresel farklilasmayi desteklemek için) amaciyla polimerik bazlari islevsellestirmek için kullanilabilmektedir.

Bulus ayrica asagidaki örneklerle açiklanacaktir.

Bu örnek bir elastomer filmin yüzey kisminda bir nano kompozit tabakadan olusan bir mamul ürünün üretimi ile ilgilidir.

Biriktirme için substrat olarak kullanilacak bir elastomerik PDMS film ayri bir sekilde üretilmektedir. Yaklasik olarak 5 gramlik bir PDMS doku bir Sylgard 184 (Dow Coming) polimer bazi ile uygun kürleme ajaninin 10:1 oraninda karistirilmasi vasitasiyla hazirlanmaktadir. Bir beher içinde tutulan karisim bir membran tipi vakum pompasi araciligiyla bosaltilan ve karisimdan herhangi bir hava baloncugunu çikartmak için 30 dakika boyunca yaklasik 13 Pa'lik bir basinçta korunmaktadir. Bu sekilde üretilen ürün daha sonra teknikte uzman bir kisi tarafindan bilinen standart bir teknik olan “döndürmeli kaplama” vasitasiyla 2 cm x 6 cm (bir kristal silikon tamponunun klevaji vasitasiyla elde edilmektedir, 10,2 cm (= 4 inç) çapa yaklasik olarak 300 pm kalinliga sahiptir, polimer birakintisinin gerçeklestirildigi yüzeyde cilalanmaktadir) boyutlarinda bir ticari silikon substrat üzerinde biriktirilmektedir. Bu örnekte kullanilan döndürmeli kaplayici parametreleri 1000 rpm'e esit bir hiz ve yaklasik bir dakikaya esit bir dönme zamanidir. Daha sonra film yaklasik 45 dakika boyunca 100 °C'lik bir sicaklikta isitilmaktadir (kürleme islemi). Elde edilen film yaklasik 100 um'lik bir kalinliga ve substratla ayni boyutlara sahiptir.

Daha sonra nano gruplarin üretimi ve birikmesi için bir sistem ayarlanmakta olup, Sekil 1,e atifta bulunarak daha önce açiklana tipte bir nano grup ekilmis gaz demeti olan bir kaynak içermektedir. Bu sistemde kaynak boslugu yaklasik olarak 2,5 cm3'lik bir hacme sahiptir; boslugun içinde ve buna ortogonal olarak 4 rpm'de saflikta Ar 40 bara esit bir giris basincindaki solenoid valf vasitasiyla bosluk içine enjekte edilmektedir. Kaynagin anodu ortada 1 mm'lik bir deligi olan 2 cm çapli bir delikli bakir diskten olusmaktadir. Kullanilan nozulun 2 mm'lik bir agzi vardir ve bundan asagi yönde aerodinamik Iensleri olan, sirali sekilde her biri 10 mm'lik bir iç çapi ve 28 mm'lik bir yüksekligi olan bir içi bos metal silindirden olusan dört asamadan olusan bir kosutlayici vardir; asamalar birbirine içi bos silindirlerinkine esit bir çapa ve 2 mm çapli bir delige sahip olan çelik disklerden olusan aerodinamik lensler vasitasiyla baglanmaktadir. Son asama 1 mm'lik bir çapi olan bir delige sahip baska bir aerodinamik lens vasitasiyla genlesme haznesine baglanmaktadir.

Bir “Roots” pompa ve bir turbo moleküler pompa içeren bir pompalama sistemi vasitasiyla genlesme haznesinde 9,3 x 10-5 Pa'lik bir basinç olusturulmaktadir.

Daha sonra nano gruplarin üretimine ve birikmesine yönelik prosedür baslatilmakta olup, 5 Hz'lik bir frekansa sahip darbeli rejimde çalistirilmaktadir. Her bir döngüde solenoid valf 300 ps boyunca açilmaktadir, valf açilmasindan 0,43 ms'lik bir gecikme süresinden sonra kaynagin anodu ve katodu arasina 80 ps'ik bir süre boyunca 850 V'lik bir voltaj uygulanmaktadir. Bir argon ve altin nano grup karisimi olusturulmakta olup, yaklasik 0,27 barlik bir basinca sahiptir. Kaynak boslugu ve genlesme haznesi arasindaki basinç sayesinde karisim hazneye dogru ve daha sonra PDMS filme dogru hizlanmaktadir, dolayisiyla yaklasik 1000 m/s'lik bir ortalama hiz ile bir altin nano grup demeti üretilmektedir.

Genlesme haznesi tepede 3 mm'lik bir deligi olan bir siyirici araciligiyla biriktirme haznesi ile irtibat kurmaktadir. Biriktirme haznesi, kaynagin çalismasi sirasinda hazne içinde yaklasik olarak 6,7 x 10-3 Pa'lik bir ortalama basinci koruyan, öncekine benzer bir ikinci pompalama sistemine baglanmaktadir.

Demet eksenine ortogonal ve nano grup demetine dogru dönük biriktirme haznesinde üzerine biriktirme haznesini bosaltmadan önce önceden açiklanan polimer filmin (silikon substratla desteklenmektedir) yerlestirildigi yaklasik 10 cm X cm'lik bir örnek tutucu vardir. Bundan baska polimerin yüzeyi ve nano grup demeti arasinda bir stensil maske düzenlenmektedir. Bu maske içinde lazerle kesme vasitasiyla yariklarin yapilmis oldugu bir çelik levhadan (yaklasik 300 pm'lik kalinlikta) olusmaktadir. Bu yariklar 10 mm'lik bir uzunlugu ve 500 um'lik bir genisligi olan, uçlarinda 1 mm x 1 mm'lik iki kare alan olan bir orta kanaldan yapilmaktadir.

Teknikte uzman kisi tarafindan üretilen maske polimerin yüzeyinden yaklasik 300 um'lik bir mesafeye yerlestirilmektedir ve söz konusu polimer ve örnek tutucu ile bütünlesiktir. Polimerfilm üzerinde stensil maske düzenlenmesi vasitasiyla polimer filmin sadece maskedeki yariklara karsilik gelen alanlari nano grup demetine maruz kalacaktir. Örnek tutucu söz konusu örnek tutucuyu (ve sonuç olarak polimer filmi ve stensil maskeyi) hareket ettirebilen bir uzaktan kontrollü motorize sisteme grup demetinin eksenine ortogonal ve nano grup demetini polimerik filmin ve stensil maskeni yerlestirildigi örnek tutucunun tam bölgesine vermek için 3 x 8 om2'lik bir alan üzerinde “tarama" gerçeklestiren iki dogrultuda baglanmaktadir.

Maruz kalmadan önce ve bu esnada polimer film oda sicakliginda (yaklasik olarak °Ciye esittir) tutulmaktadir. Maruz kalma zamani 90 dakikadir. Örnek tutucu üzerinde yerlestirilen ve “taramaya” maruz kalan bir silikon örnek (“sablon") üzerindeki bir profilometre (teknikte uzman kisiler tarafindan bilinmektedir) araciligiyla ölçülen 50 nm'lik esdeger kalinlikta bir birakinti elde edilmektedir Nano grup yerlestirmenin sonunda örnek biriktirme haznesinden çikartilmakta ve orta kanallari maskeleyebilen 10 mm'lik bir uzunlugu ve 500 m'Iik bir genisligi olan bir ikinci stensil maske yerine yerlestirildikten sonra önceki stensil maskesinin bir buharlastiricisina koyulmaktadir (bu islem teknikte uzman kisi tarafindan bilinmektedir). Iki maskenin kombinasyonu sadece orta kanalin uçlarindaki yariklarin (1 mm x 1 mmilik) kare kisimlarini açikta birakmaktadir. Dolayisiyla 50 nm kalinlikta altindan bir yüzey filmi yukarida belirtilen kare kisimlar üzerinde biriktirilmektedir.

Mamul ürün (baska bir deyisle üstte metal izler olan PDMS polimerfilm) daha sonra kolaylastirmak için etanol kullanarak silikon substrattan ayrilmaktadir.

Bu sekilde elde edilen mamul ürün Sekil 6'daki bir sematik üstten görünümde sunulmaktadir; mamul ürün (60) kendi üst yüzeyinde 10 mm (uzunluk) x 500 pm (genislik) x 50 nm esdeger kalinliga karsilik gelen etkili bir kalinlikta bir nano kompozit kanala (61) (PDMS polimer matrise yerlestirilen altin nano parçaciklardan olusmaktadir) ve bu kanalin uçlarinda 50 nm'lik kalinligi olan bir altin yüzey filmi ile kaplanan bir nano kompozit tabakadan (ayrica PDMS polimer matrise yerlestirilen ve ayni etkili kalinliga sahip altin parçaciklardan) 1 mm2'lik bir alani olan iki kare metal alan (“yataklar" (62 ve 62') sahiptir. Yataklar disari ile elektriksel temasa yöneliktir.

Bu örnek, örnek 1'de açiklanan ile ayni prosedürü farkli metallerle takip eden iki mamul ürünün üretimi ile ilgilidir.

Birinci mamul ürün örnek 1'in prosedürünün takip edilmesi vasitasiyla, yerlestirme islemi için baslangiç malzemesi olarak altin yerine gümüs (Ag) kullanilarak üretilmektedir. Bu durumda film yaklasik 150 nm'lik bir birikmis esdeger kalinlik (önceden yapildigi sekilde bir “sablon" silikon örnek üzerinde bir profilometre ile ölçülmektedir) elde etmek için yeterli bir süre (180 dakika) boyunca tarama (örnek 1'de açiklandigi gibi) vasitasiyla gümüs nano grup demetine maruz birakilmaktadir.

Ikinci mamul ürün örnek 1'in prosedürünün takip edilmesi vasitasiyla, yerlestirme islemi için baslangiç malzemesi olarak altin yerine titanyum (Ti) kullanilarak üretilmektedir. Bu durumda 0,68 ms'lik bir gecikme zamani ayarlanmaktadir ve solenoid valf her bir döngüde 200 us boyunca açilmaktadir. Film yaklasik 200 nm'lik bir birikmis esdeger kalinlik (önceden yapildigi sekilde bir “sablon” silikon örnek üzerinde bir profilometre ile ölçülmektedir) elde etmek için yeterli bir süre (180 dakika) boyunca tarama (örnek 1'de açiklandigi gibi) vasitasiyla titanyum nano grup demetine maruz birakilmaktadir.

Bu iki mamul ürün ile elde edilen sonuçlar örnek 1'de üretilen mamul ürün ile elde edilenlere benzerdir ve genel olarak mevcut bulusta açiklanan yöntemi yerlestirme islemi için baslangiç metal malzeme olarak diger metaller ile kullanmanin mümkün oldugunu onaylamaktadir.

Bu örnek bulusun yöntemi ile bir elastomer filmin yüzey kisminda bir nano kompozit tabakadan olusan mikrometrik boyutlarda izlerden olusan mamul ürünler üretme olasiligini göstermektedir.

Bir birinci mamul ürün hekzagonal açikliklari olan stensil maske olarak Agar Scientific Ltd. (Essex, GB) tarafindan saglanan bir G2760N kullanilarak örnek 1'in prosedürünün tekrarlanmasi ile üretilmektedir; biriktirme kosullari üretilen nano kompozit birakintilarin 50 nm'lik (örnek 1'de bir “sablon" silikon örnek üzerinde bir profilmetre ile ölçülmektedir) biriktirilen esdeger kalinliga karsilik gelen bir etkili kalinliga sahip olacagi sekildedir. Sekil 7(A) üretilen ürünün parçasinin isik mikroskopisi ile elde edilen fotografidir (50X büyütme): parlak kisimlar altin nano kompozitin olustugu kisimlarken nano kompozit birakintilari etrafindaki daha koyu kisimlar nano grup yerlestirmesini gerçeklesmedigi PDMS parçalarini temsil etmektedir.

Bir ikinci mamul ürün yukaridaki ile ayni prosedür ile stensil maske olarak kare açikliklari olan bir kafese sahip Agar Scientific Ltd. (Essex, GB) tarafindan saglana bir G2788N kullanilarak üretilmektedir. Sonuçlar üretilen ürün parçasinin ayni isik mikroskopu ile elde edilen fotografi (50X büyütme) olan Sekil 7(B)'de gösterilmektedir. Ayrica bu durumda parlak kisimlar altin nano kompozitin olustugu kisimlarken nano kompozit birakintilari etrafindaki daha koyu kisimlar nano grup yerlestirmesini gerçeklesmedigi PDMS parçalarini temsil etmektedir.

Bu sekildeki resimden açik bir sekilde gösterildigi üzere bulusun yöntemi ile yüksek duyarlilikla mikrometrik boyutlu nano kompozit birakintilar üretmek mümkündür.

Bu örnek bulusun bir mamul ürününün dahili yapisina ve morfolojik özelliklerine iliskin iletim elektron mikroskopu (TEM) teknigi araciligiyla analiz ile ilgilidir.

Biriktirme için substrat olarak kullanilacak bir elastomerik PDMS kalin film ayri bir sekilde üretilmektedir. Yaklasik olarak 1 gramlik bir PDMS dozu bir Sylgard polimer bazi ile uygun kürleme ajaninin 10:1 oraninda karistirilmasi vasitasiyla hazirlanmaktadir. Yaklasik 18 mm'lik bir taban çapi olan bir beher içinde tutulan karisim bir membran tipi vakum pompasi araciligiyla bosaltilan ve karisimdan herhangi bir hava baloncugunu çikartmak için 30 dakika boyunca yaklasik 13 Pa'lik bir basinçta korunmaktadir.

Hava baloncuklarindan arindirilmis karisimi içeren silindirik beher daha sonra yaklasik 45 dakika boyunca .

PDMS polimer kalin film daha sonra islemi kolaylastirmak için etanol kullanilarak kalinliga sahiptir. 5 mm (uzunluk) x 1 mm (genislik) boyutlari olan bir kisim bu sekilde elde edilen filmden kesilmekte ve 1 cm x 1 cm x yaklasik 300 pm'lik bir ticari silikon substrat üzerine yerlestirilmektedir.

Bir mamul ürün daha sonra örnek 1'in yerlestirme prosedürünün tekrarlanmasi, nano grup demetinin kalin PDMS filmin üst yüzeyine gelecegi sekilde Sekil 1'in örnek tutucusundaki (123) silikon substrat tarafindan desteklenen PDMS kisminin yerlestirilmesi ve bir stensil maske kullanimi olmadan 2 x 2 cm2'lik bir alan üzerinde esdeger kalinligi olan, bir nano kompozit film olusturan PDMS filmin üst kisminda bir altin nanoparçacik birikimi elde etmek için yeterlidir. Esdeger kalinlik PDMS filmin yanindaki örnek tutucuya yerlestirilen ve “taramaya” maruz kalan bir “sablon" silikon örnek üzerindeki bir profilometre vasitasiyla ölçülmektedir. Mamul ürün daha sonra islemi kolaylastirmak için etanol kullanilarak “soyma” vasitasiyla silikon substrattan ayrilmaktadir.

Bu sekilde elde edilen örnek daha sonra TEM analizi için hazirlanmaktadir. TEM kiroultramikrotom kullanilarak hazirlanmaktadir. Örnek kiroultramikrotomdan tutucuya sabitlenip biçak ve hazne ile isi dengesine eristikten sonra Iameller 1,0 mm/s'lik bir kesit hizinda bir cam biçak ile kesilmistir. Mükemmel bir döngü (teknikte uzman kisiler tarafindan bilinmektedir) dilimleri biçaktan bir formvar kapli TEM kafese (300 gözenek) transfer etmek için kullanilmaktadir. Dilimlerin kesit kalinligi yaklasik 300 nm'dir.

Dilimli kafes daha sonra bir TEM mikroskopu ile analiz edilmektedir. Nano kompozit tabakadan bir TEM mikrograf Sekil 8(A)'da gösterilmektedir. Sekil 8(A)`daki mikrograf açikça önceden açiklanan nano grup yerlestirme prosedürünün yaklasik 90 nm'lik bir kalinliga sahip olan bir nano kompozit tabaka üretmis oldugunu göstermektedir.

Bir ikinci mamul ürün daha sonra yukaridakiyle ayni islemi takip ederek ancak 120 nm'lik (bir profilometre araciligiyla ölçülmektedir) bir esdeger kalinlik elde etmek için yeterli bir maruz kalma süresi (35 dakika) uyarlayarak üretilmektedir.

Sonrasinda bu örnegin dilimleri olan bir TEM kafes yukaridaki ile ayni yöntemi takip ederek hazirlanmakta ve bir TEM ile analiz edilmektedir. Bu ikinci nano kompozit tabakadan bir TEM mikrograf Sekil 8(B)'de gösterilmektedir. Sekil 8(B)'deki mikrograf açikça önceden açiklanan nano grup yerlestirme prosedürünün yaklasik 136 nm'lik bir kalinliga sahip olan bir nano kompozit tabaka üretmis oldugunu göstermektedir.

Bu örnek uzama ve rahatlama döngüierinden sonra bulusun bir mamul ürününün elektriksel özelliklerine iliskin bir degerlendirme ile ilgilidir.

Bir mamul ürün (Sekil 9'da bir sematik üstten görünümde gösterilmektedir) örnek 1'in prosedürü tekrarlanarak, üretilen nano kompoziti kanalin (91, 91', 91") ilgili alanda ortada ”lik bir alan üzerinde “tarama” gerçeklestiren 10 mm (uzunluk) x 5 mm (genislik) boyutlara ve 400 nm'Iik bir etkili kalinliga (örnek 1'de açiklandigi üzere) sahip olacagi sekilde bir stensil maske ve nano kompozit kanalin iki ucun (nano kompozitin etkili kalinligi burada 400 nm”lik bir esdeger kalinliga karsilik gelirken altta yatan buharla biriktirilmis altin filminki 50 nm'dir) sahip olacagi sekilde kullanilarak üretilmektedir. Bu durumda nano gruplara maruz kalma zamani (2 saat) yaklasik 400 nmilik (önceden yapildigi üzere bir “sablon” silikon örnek üzerinde bir profilometre ile ölçülmektedir) bir esdeger kalinliga tarama vasitasiyla kapsanan alana maruz kalmaya yetecek sekildedir. Polimer film 2 cm (genislik) x 4 cm (uzunluk) x 100 um (kalinlik) boyutlarina sahiptir ve metalize iz (baska bir deyisle kanal ve iki yatak) izin simetri merkezinin polimer filmin simetri merkezine karsilik gelecegi bir sekilde üretilmektedir ve böylece izin simetri ekseni filmin uzun kenarinin (baska bir deyisle 4 cm'ye esit uzunlugununkine) paraleldir.

Uzama ve rahatlama döngüieri üzerine bulusun mamul ürününün elektriksel özelliklerini degerlendirmek için mamul ürün bir gericiye sabitlenmektedir. Bu gerici polimer filmi Sekil 9'da gösterildigi üzere iki bölgede sabitlemeyi mümkün kilan elektriksel olarak yalitilmis iki kelepçe (93 ve 93') ile donatilmaktadir. Iki kelepçe sabitlemeyi garantilemek için ayarlanmaktadir (bu da uzama sirasinda filmin kaymasini engellemektedir) ve böylece film alani (91) kelepçeler tarafindan tutulmaktadir. Bu örnekte alanin (91) uzatilabilen ve kelepçelerle kisitlanmayan kismi 8 mm (uzunluk) x 5 mm (genislik) boyutlarina sahiptir. Iki kelepçeden biri izin simetri eksenine paralel dogrultuda degisen harekete neden olan bir adimli motor vasitasiyla kontrol edilen bir mikrometre sürgü ile bütünlesiktir; bu hareket izin kendi baslangiç degerine göre %40 uzama ve baslangiç boyutlarina geri dönme (çekilme) döngüierinden olusmaktadir; her bir uzama/çekilme döngüsü yaklasik 30 saniye sürmektedir. Iki yatak (92 ve 92') 50000 döngü boyunca kesintisiz olarak yapilan test sirasinda nano kompozit izin direncini kaydeden bir multimetrenin elektrotlarina baglanmaktadir. Özellikle düzenli araliklarda (baslangiç olarak her 10 döngüde bir saniye süren uzama/çekilme döngülerinin her biri gerçeklestirilmektedir; bu yavas döngüler sirasinda mamul ürünün uzama yüzdesinin bir fonksiyonu olarak direnç degerine iliskin daha kesin ölçümler yapmak mümkündür. Test sonuçlari Sekil 10'da gösterilmistir. Sekil 10, uzama örneginin bir sonucu olarak nano kompozit izin (Sekil 9,da 91) elektrik direncinin varyasyonunun egrilerini göstermektedir; test sirasinda ölçülen direnç (R, Q cinsinden ölçülmektedir) düsey koordinat üzerinde gösterilmektedir ve uzama yüzdesi (% s) dikey koordinatta gösterilmektedir; dikey koordinat %O'dan %40'a artan uzamayi gösteren bir sol kisma sahipken sag kisim filmin rahatlamasini göstermektedir, baska bir deyisle maksimum uzamadan dinlenmedeki (%0) boyutuna geri dönmektedir. Üç egri gösterilmektedir 1200 saniyelik süre ile döngülerin üçü sirasinda elde edilmektedir): kesintisiz egri uzamanin/rahatlamanin onuncu döngüsü sirasinda elektriksel dirence iliskin ölçüme karsilik gelmektedir, kesikli egri 1000 sayili döngüde ayni ölçüme karsilik gelmektedir ve noktali egri 50000 sayili döngüde ayni ölçüme karsilik gelmektedir.

Sekil 10(B) bunun yerine her bir döngüde döngülerin sayisinin (N) bir fonksiyonu olarak maksimum direnç (üst egri) ve minimum direnç (alt egri) degerlerini göstermektedir.

Bu testin sonuçlari mevcut bulusun yöntemine göre elde edilen iletken nano kompozit izin %40 uzamadan sonra bile iletken kaldigini ancak örnegin maksimum uzamasi sirasinda dirençte bir artis oldugunu göstermektedir (Sekil 10(A)'daki egriler). Bu özellik halihazirda kendiliginden önceki teknik sistemleri tarafindan önerilen olasiliklara göre dikkate deger bir gelismedir, özellikle düz çizgi halindeki izlerde (dalgali veya zikzak degil). Bu birinci avantaja ek olarak örnegin 50000 döngü boyunca kendi özelliklerini koruyarak dirençlere ve gerinimlere karsi dikkate deger direnç gösterdigine dikkat edilmesi gerekmektedir. Ancak daha da sasirtici olan ardisik döngülerde örnegin elektrik direncine iliskin varyasyondur; önceki teknik cihazlari ile meydana geldigi gibi cihazin kademeli bir bozulmasinin bir sonucu olarak artmak yerine elektrik direnci söz konusu döngülerle gelismeye yönelik bir egilim göstermektedir, burada münferit döngülerdeki elektrik direncine iliskin egriler düz hale gelme egilimdedir (Sekil 10(A)); bu varyasyon uzama/rahatlama döngülerinin sayisindaki artisla dinlenmede hafif bir artisin ve maksimum uzamada direnç degerinde önemli bir azalmanin oldugunu gösteren Sekil 10(B)'deki grafikte açik bir sekilde görülmektedir. Bu sekilde bulusa göre yapilan bir iletken izi içeren bir cihaz zaman içinde önceki teknik cihazlari için tipik olan “yaslanmadan” geçmek yerine artan güvenilirlige sahiptir.

Bu örnek bir maksimum uzama testi sirasinda bulusun bir mamul ürününün mekanik ve elektriksel performansina iliskin bir degerlendirme ile ilgilidir.

Bir mamul ürün örnek 5`in prosedürünün aynen tekrarlanmasi vasitasiyla üretilmektedir; Sekil 9idaki sematik bir üstten görünümde gösterilen bir nano grup birakintisi geometrisine sahip bir ürün direnç ölçümleri için uygun sekilde sekillendirilen bir nano kompozit (91) iz ile elde edilmektedir.

Mamul ürün daha sonra uzama üzerine kendi elektriksel performanslarini degerlendirmek için örnek 5'te açiklandigi üzere bir gerdiriciye sabitlenmektedir. Bu durumda mamul ürün bir elektriksel hata veya polimer filme iliskin bir kopma meydana gelene kadar uzatilmaktadir; bu durumlarin ikisi de mamul ürünün destekleyebildigi “maksimum gerinimi" belirlemektedir. Maksimum gerinime erisildikten sonra biten uzama döngüsü sirasinda mamul ürünün elektrik direnci örnek uzamasinin birfonksiyonu olarak kaydedilmektedir.

Test sonuçlari Sekil 11'de gösterilmektedir: grafikteki egri izin (91) elektrik direncinin (R, Q cinsinden ölçülmektedir) varyasyonunu düsey koordinat üzerinde ve uzama yüzdesini (% E) dikey koordinat üzerinde göstermektedir. Örnek 29 Q`a esit olan bir baslangiç direncine (R0) (sifir gerinimde) sahiptir; direnç gerinim ile devamli olarak artarak %97'Iik bir uzamada 1057 Q'luk bir maksimum degere erismektedir.

Iletkenligin %97'Iik bir uzamaya kadar korunmasi halihazirda tek basina önceki teknigin sistemlerinin birçogu tarafindan önerilen olasiliklarla karsilastirildiginda dikkate deger bir basaridir. Ek olarak bu uzama degerinde bu örnegin mamul ürününün bir kendi içinde elektrik hatasindan degil de (nano kompozit izin kopmasindan dolayi) polimer filmin yirtilmasindan dolayi kendi iletkenligini kaybettiginin alti çizilmelidir.

Karsilastirma amaçlari dogrultusunda bulusun örnegi ile elde edilen sonuç Sekil 12'deki grafikte önceki teknik tekniklerine göre üretilen benzer örneklerle elde edilen sonuçlarla birlikte gösterilmektedir. Bu sekilde belirli bir örnegin elektriksel bozunumundan önce maksimum gerinim degerini ayni örnegin sifir gerinimdeki (R0) direncin bir fonksiyonu olarak (düsey eksende) raporlamaktadir. Bu grafikte bulusun örnegi için bulunan degerler nokta 1 ile gösterilmektedir (tam daire). Önceki teknik verileri önceden belirtilen 8. Rosset ve arkadaslarinin "Metal Ion Implantation for the fabrication of stretchable electrodes on elastomers" makalesinde Sekil 6'de gösterilmektedir; bu veriler püskürtme vasitasiyla hazirlanan bir örnege (nokta 2) ve söz konusu ürünün teknigine göre hazirlanan bes örnege yönelik degerleri göstermektedir. Teknikte uzman kisiler için açik olacagi üzere ilk olarak RO dogrudan belirli bir örnekteki metalik malzemenin birikim miktari ile ilgili oldugundan dolayi ve metalik birikimin miktari iletken tabakalarda çatlaklarin olusumunu etkiledigi için örnekleri benzer R0 degerleri ile karsilastirmak için önemlidir.

Sekil 12'deki grafikten görülebildigi üzere bulusa göre üretilen mamul ürün benzer baslangiç direncine sahip olan örneklerle (nokta 2 ile gösterilen, püskürtme vasitasiyla üretilen ve noktalar 3 ve 4 ile gösterilen, iyon yerlestirme vasitasiyla üretilen örnekler) karsilastirildigi zaman gerinime karsi çok daha yüksek bir dirence sahiptir; bulusun örnegininki ile karsilastirilabilen gerinime karsi direnç sadece bir önceki teknik örneginde (iyon yerlestirme vasitasiyla üretilmistir) elde edilmekte olup, RO = 237 O sahiptir, yani mevcut bulusun mamul ürününün baslangiç direncinden çok daha yüksek (neredeyse bir büyüklük kertesi) baslangiç direncine ve dolayisiyla mevcut bulusun ürünü ile karsilastirildiginda iletken tabakanin çok daha düsük bir kalinligina sahip olan bir örnekle. Sekil 12'de raporlanan trend çizgi iyon yerlestirme vasitasiyla elde edilen bes örnek ile elde edilmistir ve bu bulusun örneginin ayni RO'da çok daha iyi bir maksimum gerinim degerine sahip oldugunu açik hale getirmektedir. Bu karsilastirmadan bulusun yönteminin daha iyi özellik kombinasyonu olan cihazlar üretmeyi mümkün kildigi sonucu çikartilmaktadir.

Bu örnek bulusun bir mamul ürününün biyouyumluluk özelliklerine iliskin bir degerlendirme ile ilgilidir.

PDMS polimer filmin bir silikon substrat yerine 13 mm'lik bir çapi olan bir mikroskop lamel üzerinde biriktirilmesine iliskin tek fark ile örnek 1'in prosedürü tekrarlanmaktadir. Polimerfilmin yüzeyinin yarisini maskeleyecek sekilde bir stensil film kullanilmaktadir ve film yaklasik 200 nm'lik bir birikmis esdeger kalinlik (önceden yapildigi sekilde bir “sablon" silikon örnek üzerinde bir profilometre ile ölçülmektedir) elde etmek için yeterli bir süre (60 dakika) boyunca tarama (örnek 1'de açiklandigi gibi) vasitasiyla titanyum nano grup demetine maruz birakilmaktadir. PDMS polimer filme yerlestirilen bu nano grup dozu polimerin yüzeyi üzerinde söz konusu altin nano gruplarin bir kisminin meydana gelmesine izin vermeye yetecek kadardir. Örnek 1`in aksine yerlestirme isleminin sonunda filmin soyulmasi gerçeklestirilmektedir. Bu sekilde islevsellestirilen film Iamel ile birlikte ilk önce %70 etanol solüsyonuna daldirma ve vasitasiyla sterilize edilmektedir ve daha sonra teknikte uzman bir kisi tarafindan kullanilan standart prosedürler ile büyütülen PCiZ hattinin nöron tipi hücrelerini içeren bir solüsyona daldirilmaktadir. Solüsyondaki hücreler RPMI 1640 tampon solüsyonunda (Sigma- Aldrich) süspansiyon haline getirilmekte olup, buna %10 termal olarak inaktive edilmis at serumu (HS) ve fetal sigir serumu (FBS) eklenmistir. Solüsyondaki hücrelerin konsantrasyonu film üzerinde santimetre kare basina 2000 hücrelik bir konsantrasyon olacak sekildedir. Kültür %95 hava ve %5 karbon dioksitten (002 olusan kontrollü bir atmosferde 24 saat boyunca 37 C'de inkübe edilmektedir.

Prosedürün sonunda film solüsyondan çekilmekte, yapismayan hücreleri uzaklastirmak için PBS ile yikanmakta, halen canli olan nöron hücrelerini tanimlamak için bir saat boyunca 2,5 umoI/I'Iik bir konsantrasyonda kalsein AM ile isleme tabi tutulmakta ve bir floresan mikroskobunun örnek tutucusuna koyulmaktadir. Teknikte uzman kisiler tarafindan bilindigi üzere kalsein AM molekülleri difüzyon vasitasiyla hücre membranina nüfuz etmektedir ve burada eger hücre canli ise söz konusu hücre tarafindan üretilen esteraz enzimi vasitasiyla parçalanmaktadir.

Bu parçalanmanin sonucu kalsein AM”in modifiye edilmis moleküllerinin hücre membrani içinde sikisip kalmasi ve son derece floresan hale gelmesidir (eger yaklasik 490 nm'lik dalga boyu olan isiga maruz kalirsa yaklasik olarak 520 nm'de yesil isik yaymaktadir). Dolayisiyla bu yöntem bir hücre kültüründe canli hücreleri ölü hücrelerden ayirt etmeyi mümkün kilmaktadir zira kalsein AM'ye maruz kalmayi takiben canli hücreler ölü hücrelerin aksine yesil bir floresan yaymaktadir.

Karsilastirma amaciyla bir PC12 hücre kültürü yukarida açiklananla ayni prosedürü takip ederek standart bir TCPS (baska bir deyisle, Doku Kültürü PoliStiren) çok kuyucuklu kültür plakasi üzerinde büyütülmektedir.

Bulusun örnegi ve TCPS bazli örnek daha sonra Sekil 13yte gösterilen fotograflari çekilerek isik mikroskopu (10x büyütme) vasitasiyla gözlemlenmektedir; özellikle Sekil 13(A) PDSM filmin nano gruplarin yerlestirmesinin gerçeklesmedigi kismini göstermektedir, Sekil 13(B) PDMS filmin altin nano kompozitin olustugu kismini göstermektedir ve Sekil 13(C) TCPS ile elde edilen hücre kültürünün fotograflarini göstermektedir.

Fotograf elastomer filmin nano kompozit bulunan kisminda, islevsellestirilmemis elastomerden daha da uzakta floresan (ve dolayisiyla canli) nöron hücrelerinin mevcudiyetini göstermektedir. Bunun ötesinde islevsellestirilmis PDMS film üzerinde bulunan floresan nöron hücrelerinin uzatilmis sekli, söz konusu hücrelerin yasayabilirligine ek olarak ayrica bunlarin nano kompozite mükemmel yapismasini göstermektedir. Bundan baska elastomer filmin nano kompozit olan kisminda elde edilen sonuçlar standart bir TCPS kültür plakasi ile elde edilenler ile karsilastirilmaktadir.

Bu iki gözleme dayanarak (canli hücrelerin artan mevcudiyeti ve nano kompozite yüksek yapisma seviyesi) bulusa göre nano kompozitlerin halihazirda son derece biyouyumlu olan ve insan vücuduna implante edilen cihazlar için kullanilan bir elastomer (PDMS) ile karsilastirildiginda çok daha iyi biyoaktiviteye sahip oldugunu göstermektedir. Örnek 7inin prosedürü PCiZ hücre hatti yerine Madin-Darby Köpek Böbregi (MDCK) epitelyal hücre hatti kullanilarak tekrarlanmaktadir. Optik mikroskop sonuçlari (10x büyütme) Sekil 14'te gösterilmektedir; Sekil 14(A) PDSM filmin nano gruplarin yerlestirmesinin gerçeklesmedigi kismini göstermektedir, Sekil 14(B) PDMS filmin altin nano kompozitin olustugu kismini göstermektedir ve Sekil 14(C) TCPS ile elde edilen sonuçlari göstermektedir.

Fotograf elastomer filmin nano kompozit bulunan kisminda, islevsellestirilmemis elastomerden daha da uzakta floresan (ve dolayisiyla canli) epitelyal hücrelerinin mevcudiyetini göstermektedir. Bu durumda bulusa göre islevsellestirilmis elastomer kismina hücre adhezyonu TCPS üzerinde gözlemlenenden çok daha iyi görünmektedir.

Bu gözlemlere dayanarak (canli hücrelerin artan mevcudiyeti ve nano kompozite yüksek yapisma seviyesi) bulusa göre nano kompozitlerin halihazirda son derece biyouyumlu olan ve insan vücuduna implante edilen cihazlar için kullanilan bir elastomer (PDMS) ile karsilastirildiginda çok daha iyi biyo aktiviteye sahip oldugunu göstermektedir.

Bu örnek bulusun bir mamul ürününün yüzey morfolojik özelliklerinin Atomik Kuvvet Mikroskobu teknigi araciligiyla analizi ile ilgilidir.

Bir mamul ürün örnek 7`nin prosedürünü aynen tekrarlanmasi vasitasiyla üretilmekte olup, tek fark filmin yaklasik 20 nm'lik bir birikmis esdeger kalinlik elde etmek için yeterli bir süre (40 dakika) boyunca arama (örnek 1ide açiklandigi gibi) vasitasiyla altin nano grup demetine maruz kalmasidir. Yerlestirme isleminin sonunda bu sekilde islevsellestirilen film (nano kompozit izin bulundugu seçili alanlarda) AFM teknigi ile yüzey morfolojisine iliskin analize yönelik standart prosedürler ve protokoller takip edilerek bir Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile analiz edilmektedir. Sekil 15(A) meydana gelen AFM görüntüsünü (görüntü büyüklügü: 1 um x 2 um) göstermektedir. Sekil 15(A)'daki görüntü sayesinde görülebildigi üzere mevcut bulusun mamul ürününün nano kompozit izi karakteristik bir yüzey morfolojisine sahiptir. Özellikle bu örnekte elde edilen filmin nano kompozit izinin yüzey pürüzsüzlügü 3,7 nm”lik bir degere sahiptir.

Bir ikinci mamul ürün daha sonra yukaridakiyle ayni islemi takip ederek ancak 5 nm”lik bir esdeger kalinliga neden olan 10 dakikalik bir maruz kalma süresi uyarlayarak üretilmektedir. Sonrasinda islevsellestirilmis film önceki durumdaki gibi AFM ile analiz edilmektedir. AFM görüntüsü (görüntü büyüklügü: 1 pm X 2 pm) Sekil (B)`de gösterilmektedir. Ayrica bu durumda mevcut bulusun yöntemi ile üretilen nano kompozit izin karakteristik yüzey morfolojisi açik bir sekilde görülebilmektedir.

Bu durumda AFM ölçümleri yaklasik 2,98 nm“lik nano kompozit izlik yüzey pürüzsüzlügü belirtmektedir.

TANIMLAMADA BELIRTILEN REFERANSLAR Basvuran tarafindan belirtilen bu referanslar listesi yalnizca okuyucu için bir kolaylik saglamasi içindir. Avrupa patent dokümaninin bir parçasini teskil etmez.

Referanslarin derlenmesinde büyük bir özen gösterilmis olmakla birlikte hatalar veya eksiklikler olabilir ve EPO bu anlamda hiçbir sorumluluk üstlenmemektedir.

Tarifnamede Atifta Bulunulan Patent Belgeleri Tarifnamede Atifta Bulunulan Patent Disi Literatürler - A. PODESTÂ et al. Micro- and nanoscale modifica-tion of poly(2- hydroxyethyl methacrylate) hydrogels by AFM Iithography and nanoparticle incorporation. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2005, vol. 5 (3), 425- ~ L. RAVAGNAN et al. Poly(methyl methacrylate)-pal-ladium clusters nanocomposite formation by super-sonic cluster beam deposition: a method for micro-structured metallization of polymer surfaces. Journal of Physics D: Applied - S. ROSSET et al. Metal Ion Implantation for the fab-rication of stretchable electrodes on elastomers. Adv. Funct. Mater., 2009, vol. 19, 470 - D.S. GRAY et al. High-Conductivity Elastomeric Electronics. Advanced

Claims (12)

1. ISTEMLER 1. Elektriksel olarak, kimyasal olarak veya biyolojik sistemler ile etkilesim özelliklerine göre islevsel hale getirilen, bir metalden, bir oksitten veya baska bir bilesikten seçilen en az bir fonksiyonel malzemenin bir birakintisini içeren bir elastomerik mamul ürünün üretimine iliskin bir yöntem olup, özelligi; söz konusu fonksiyonel malzemenin nanometrik boyutlarda nötr gruplarinin bir elastomerik malzemenin bir yüzey tabakasina yerlestirilmesi vasitasiyla söz konusu birakintiyi olusturma islemini içermesi, burada söz konusu yerlestirme isleminin bir Grup Demeti Biriktirme teknigi ile gerçeklestirilmesidir.
2. 2. Istem 1'e göre yöntem olup, özelligi; asagidaki asamalari içermesidir: - söz konusu fonksiyonel malzemenin nanometrik boyutlarda nötr gruplarinin bir demetinin olusturulmasi, burada söz konusu gruplarin 100 ve 10,000 m/s arasinda bir ortalama hiza ve 50 nmiden az boyutlara sahip olmasi; - söz konusu demetin bir elastomerik malzemenin söz konusu yüzeyi üzerine yönlendirilmesi.
3. 3. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir yöntem olup, özelligi; söz konusu nötr gruplarin 1 ve 10 nm arasinda boyutlara sahip olmasidir.
4. 4. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir yöntem olup, özelligi; söz konusu nötr gruplarin Au, Ag, Pd, Pt, Cu, Ti, Fe, Ni, Cr, Co, Nb, Zr, Al, C, V, Zn, Mo, W, Pb, Sn, Hfi Ir, bunlarin alasimlarindan veya bunlarin oksitlerinden olusmasidir.
5. 5. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir yöntem olup, özelligi; söz konusu elastomerik malzemenin polisiloksanlardan, poliüretan elastomerlerden, elastomerik floropolimerlerden, poliolefinlere, polibütadiene (BR), stiren-bütadien kauçuklara (SBR), etilen-propilen kauçuklara (EPR), etilen-propilen-dien kauçuklara (EPDM), nitril kauçuklara (NBR), akrilik kauçuklara (ACM) dayali elastomerlerden ve izobütilene ve izoprene (lIR) dayali olanlardan seçilmesidir.
6. 6. Istem 5'e göre yöntem olup, özelligi; söz konusu elastomerik malzemenin polidimetilsiloksan (PDMS) olmasidir.
7. 7. Önceki istemlerin herhangi birine göre yöntem olup, özelligi; söz konusu yerlestirme islemi sirasinda elastomerik malzemenin -210 ve 150 °C arasinda bir sicaklikta tutulmasidir.
8. 8. Istem 7'ye göre yöntem olup, özelligi; söz konusu yerlestirme islemi sirasinda elastomerik malzemenin oda sicakliginda tutulmasidir.
9. 9. Önceki istemlerin herhangi birine göre yöntem olup, özelligi; söz konusu birakintinin söz konusu yüzey üzerinde desteklensin ya da desteklenmesin fiziksel maskeler kullanilmasi vasitasiyla veya söz konusu yüzey üzerinde olusan polimerik maskelerin kullanilmasi vasitasiyla söz konusu yüzey tabakasinin sadece seçilen kisimlari üzerinde olusturulmasidir.
10. 10. Önceki istemlerin herhangi birinin yöntemine göre elde edilen mamul ürün matrisine yerlestirilmis bir metalden, bir oksitten veya baska bir metal bilesikten seçilen en az bir fonksiyonel malzeme ile yapilan nanometrik boyutlarda nötr gruplar tarafindan olusturulan bir nano kompozit malzeme (25; 37; 46) sunan bir elastomerik gövdeden (22; 32; 42) olusmasidir.
11. 11. Istem 10ia göre mamul ürün olup, özelligi; söz konusu yüzey kisminin kalinliginin 5 nm ve 10 um arasinda olmasidir.
12. 12. Istem 11'e göre mamul ürün olup, özelligi; söz konusu kalinliginin 50 nm ve 1 um arasinda olmasidir. ve 1x10'1 nano gruplar/nm3 arasinda nano grup yogunlugu olmasi, burada nano gruplarin nanometrik nötr gruplar anlamina gelmesi ve nano gruplarin yogunlugunun birim yerlestirme alani basina nano gruplarin sayisi bölü söz konusu yüzey kisminin kalinligi olarak ölçülmesidir. 14. Istem 13ie göre mamul ürün olup, özelligi; elastomerik malzemenin polidimetilsiloksan olmasi, nano gruplarin yogunlugunun 1›<1O'3 nano gruplar/nm3'ten az olmasi ve söz konusu kismin bir elektrik yalitkaninin özelliklerine sahip olmasidir. 15. Istem 13ie göre mamul ürün olup, özelligi; elastomerik malzemenin polidimetilsiloksan olmasi, nano gruplarin yogunlugunun 1><10'3 ve SX10'3 nano gruplar/nm3 arasinda az olmasi ve söz konusu kismin, söz konusu kismin %40”a esit uzamasi için kendi elektriksel direncinin söz konusu parçanin dinlenmedeki direncine göre %250 ve %500 arasinda bir degerde artacagi sekilde bir piezodirençli elektrik iletkeninin karakteristiklerine sahip olmasidir. 16. Istem 13ie göre mamul ürün olup, özelligi; elastomerik malzemenin polidimetilsiloksan olmasi, nano gruplarin yogunlugunun SX10'3 nano gruplar/nm3'ten fazla olmasi ve söz konusu kismin, söz konusu kismin %40'a esit uzamasi için kendi elektriksel direncinin söz konusu parçanin dinlenmedeki direncine göre %250'den az bir degerde artacagi sekilde bir esnek elektrik iletkeninin karakteristiklerine sahip olmasidir. 17. Istemler 10 ila 16'dan herhangi birine göre mamul ürün olup, özelligi; nanometrik nötr gruplarin elastomerik gövdenin söz konusu kisminin yüzeyi üzerinde ortaya çikmasidir. 18. Istem 17'ye göre mamul ürün olup, özelligi; elastomerik gövdenin yüzeyi üzerinde ortaya çikan söz konusu nanometrik nötr gruplar üzerinde bir kesintisiz metal birakintinin bulunmasidir. 19. Istemler 10 ila 18'dan herhangi birine göre mamul ürün olup, özelligi; söz konusu kismin elastomerik gövdenin yüzeyi üzerine yerlestirilen bir veya daha fazla iz formunda olmasidir. 20. Istemler 10 ila 19idan herhangi birine göre mamul ürün olup, özelligi; söz konusu kismi ve elastomerik malzemeyi yapmak için kullanilan malzemelerin biyouyumlu olmasidir. 21. Istemler 10 ila 20`den herhangi birine göre bir mamul ürünü içeren bir elastomerik cihaz olup, özelligi; mamul ürünün söz konusu yüzey kisminin opsiyonel olarak söz konusu kisimda elektrotlar olusturmak için, elektrik iletkenlerini söz konusu kisma baglamak için veya hücresel büyüme alanlari olusturmak için açikliklardan uzakta bir polimer matris vasitasiyla disari ile temastan yalitilmasidir. 22. Istem 20iye göre bir mamul ürünün kullanimi olup, özelligi; bir biyouyumlu veya biyoinert cihaz üretmeye yönelik veya artan biyoaktivite ile hücresel büyüme için substrat olmasidir.