Bu çalışma, ısıyı erime ve kristalleşme sırasında depolayıp yeniden serbest bırakabilen etilen glikol distearatın silika kabuk içinde nanokapsüllenmesini ve elde edilen parçacıkların doğal kauçuk esaslı filmlere sıcaklık düzenleyici dolgu olarak eklenmesini incelemiştir. Etilen glikol distearat, kısaca EGDS, stearik asit türevi bir diesterdir. Araştırmacılar EGDS çekirdeğini SiO₂ kabukla çevreleyerek sıvılaşma sırasında oluşabilecek sızıntıyı sınırlandırmayı ve parçacıkların polimer içinde kullanılabilirliğini artırmayı amaçlamıştır.

Nanokapsüller yağ-içinde-su değil, yağ fazının su içinde dağıldığı bir yağ/su emülsiyonuna önceden hazırlanmış silika solunun eklenmesiyle üretilmiştir. Etanol ile tetraetil ortosilikat arasındaki hacim oranı 6:1, 7,5:1 ve 10,5:1 olarak değiştirilmiştir. En yüksek etanol oranı olan 10,5:1 koşulu, çalışmanın TEM görüntülerinde daha iyi dağılmış ve yaklaşık 5 nm ortalama çapa sahip parçacıklar oluşturmuştur. Aynı koşuldaki nanokapsüller %82,80 kapsülleme verimi ve %82,41 kapsülleme oranı göstermiştir.

Tablo 3’e göre saf EGDS’nin erime sıcaklığı 67,28 °C ve erime entalpisi 130,56 J/g’dir. 10,5:1 koşulunda hazırlanan EGDS@SiO₂ nanokapsüllerin erime sıcaklığı 66,17 °C, erime entalpisi 107,6 J/g, kristalleşme sıcaklığı 54,6 °C ve kristalleşme entalpisi 111,56 J/g olarak ölçülmüştür. Buna karşılık özet ve sonuç bölümünde nanokapsül erime entalpisi 145,11 J/g olarak bildirilmiştir. Kaynak bu iki değerin farklı cihazlardan, çevrimlerden veya hesaplama yöntemlerinden kaynaklanıp kaynaklanmadığını açıklamamaktadır.

Nanokapsüller kükürtle ön vulkanize edilmiş doğal kauçuk lateksine eklenerek yaklaşık 0,8 mm kalınlığında kompozit filmler hazırlanmıştır. Ağırlıkça %5 EGDS@SiO₂ içeren film, 40 °C’den 85 °C’ye ısıtılırken saf doğal kauçuk ve yalnızca silika içeren kontrol filmlerinden daha yavaş ısınmıştır. Soğutma sırasında ise sıcaklığını daha uzun süre korumuştur. Bu davranış, kapsül içindeki EGDS’nin ısıtma sırasında enerji depolaması ve soğutma sırasında depoladığı gizli ısıyı serbest bırakmasıyla ilişkilendirilmiştir.

Çalışmanın güçlü yönü, yenilenebilir kaynaklarla ilişkilendirilen bir faz değiştiren malzemeyi doğal kauçuk matris içinde işlevsel bir kompozite dönüştürmesi ve saf kauçuk, silika kontrolü ve farklı nanokapsül oranlarını karşılaştırmasıdır. Bununla birlikte ısıl düzenleme yalnızca ince film numunelerinde, kısa süreli laboratuvar deneylerinde ve sınırlı çevrim sayısıyla gösterilmiştir. Kompozitlerin mekanik dayanımı, esnekliği, yıkanabilirliği, aşınma davranışı, kapsül sızıntısı, parçacık salımı, uzun süreli yaşlanması veya gerçek tekstil ve ambalaj koşullarındaki performansı ölçülmemiştir.

Türkiye açısından değerlendirme: Türkiye doğal kauçuk üreticisi değildir ve doğal kauçuk hammaddesinde dış kaynaklara bağımlı olabilir; buna karşılık tekstil, teknik tekstil, ambalaj ve elastomer işleme altyapısı bakımından yöntemin yerel Ar-Ge açısından incelenebileceği alanlar bulunmaktadır. Koruyucu giysi, sıcaklık kontrollü ambalaj veya yapı bileşeni uygulaması için yalnızca laboratuvar filmindeki yavaş ısınma ve soğuma eğilimi yeterli değildir. Türkiye’de yapılacak bir uyarlamada yerel iklim koşulları, tekstil üretim süreçleri, yangın davranışı, insan teması, yıkama dayanımı, mekanik özellikler, seri üretim maliyeti ve nanomalzeme güvenliği ayrıca doğrulanmalıdır.

Faz değiştiren malzeme nedir ve sıcaklığı nasıl düzenler?

Faz değiştiren malzeme, belirli bir sıcaklık aralığında katıdan sıvıya veya sıvıdan katıya geçerken yüksek miktarda gizli ısı depolayan ve serbest bırakan malzemedir. Katı malzeme erirken çevresinden enerji alır. Bu enerji doğrudan hızlı bir sıcaklık artışına dönüşmek yerine moleküler düzenin bozulması için kullanılır. Malzeme yeniden kristalleşirken depolanan enerji çevreye geri verilir.

Bu nedenle faz değiştiren bir malzeme, bağlı bulunduğu sistemin sıcaklık değişimini tamamen durdurmasa da değişim hızını azaltabilir. Çalışmadaki doğal kauçuk film ısıtıldığında EGDS çekirdeği erimeye yaklaşırken enerji depolamış, soğutulduğunda ise kristalleşme sırasında enerjiyi serbest bırakmıştır.

Bir faz değiştiren malzemenin enerji depolama kapasitesi, erime entalpisiyle ifade edilir:

\[ Q = m \times \Delta H_m \]

Burada Q depolanan gizli ısıyı, m faz değiştiren malzemenin kütlesini ve ΔH_m birim kütle başına erime entalpisini temsil eder. Yüksek erime entalpisi, aynı kütlede daha fazla enerji depolanabileceğini gösterir. Ancak gerçek bir kompozitte toplam ısıl etki, kapsül içindeki aktif PCM miktarıyla ve kompozite eklenen kapsül yüzdesiyle sınırlıdır.

EGDS neden faz değiştiren malzeme olarak seçilmiştir?

EGDS, stearik asit ile etilen glikolün oluşturduğu bir diesterdir. Çalışmada stearik asit türevlerinin, bitkisel yağlar veya hayvansal yağlar gibi yenilenebilir kaynaklarla ilişkilendirilebilmesi nedeniyle parafin esaslı faz değiştiren malzemelere alternatif olabileceği belirtilmektedir.

EGDS’nin çalışma açısından önemli özellikleri şunlardır:

• Yaklaşık 60–70 °C aralığında faz değiştirmesi,
• Yüksek gizli ısı depolama kapasitesi,
• Organik ve aşındırıcı olmayan bir yapı göstermesi,
• Stearik asit türevi olması,
• Elastomer ve tekstil gibi sıcaklık düzenleyici uygulamalarda değerlendirilebilmesi.

Ancak çalışmada kullanılan metil stearat “kozmetik kalite” ticari bir kimyasal olarak satın alınmıştır. Metil stearatın hangi biyokütle kaynağından üretildiği, sertifikalı yenilenebilir içeriği veya tedarik zinciri açıklanmamıştır. Bu nedenle başlıktaki “biomass-derived” nitelemesi kimyasalın olası biyokökenine ve doğal kauçuğa dayanmaktadır; doğrudan bir biyokütle izlenebilirliği veya yaşam döngüsü analizi sunulmamıştır.

Saf EGDS neden doğrudan kauçuğa eklenmemiştir?

Organik faz değiştiren malzemeler erime sırasında sıvı hâle gelir. Sıvılaşan PCM polimer yapıdan dışarı sızabilir, çevresindeki malzemeyi kirletebilir veya tekrar eden çevrimlerde kompozitin performansını azaltabilir. Ayrıca düşük yüzey alanı ve düşük ısıl iletkenlik, ısı alışverişini sınırlayabilir.

Silika kabuk üç işlev için kullanılmıştır:

• Erimiş EGDS’yi parçacık içinde tutmak,
• PCM’yi nanoskopik parçacıklara bölerek yüzey alanını artırmak,
• Isıl ve kimyasal açıdan kararlı bir dış yüzey oluşturmak.

Çalışma doğrudan bir sızıntı testi gerçekleştirmemiştir. Kapsül oluşumu TEM, FTIR, TGA ve DSC sonuçlarının birlikte yorumlanmasıyla desteklenmiştir. Bu analizler kabuk ve çekirdek bileşenlerinin varlığını göstermektedir; ancak mekanik basınç altında, uzun süreli kullanımda veya yıkama sırasında sızıntı olmayacağını tek başına kanıtlamamaktadır.

Doğal kauçuk neden destekleyici matris olarak kullanılmıştır?

Kükürtle ön vulkanize edilmiş doğal kauçuk lateksi, esnek film oluşturabilen ve yenilenebilir bir polimer matrisi olduğu için seçilmiştir. Doğal kauçuk tek başına sıcaklık kontrollü enerji depolama işlevine sahip değildir. Araştırmacılar, faz değiştiren nanokapsülleri kauçuk içine dağıtarak esnekliğini koruyan ve sıcaklık değişimini yavaşlatabilen bir kompozit geliştirmeyi amaçlamıştır.

Çalışmada kullanılan matrise SPNR adı verilmiştir. Bu kısaltma “sulfur prevulcanized natural rubber”, yani kükürtle ön vulkanize edilmiş doğal kauçuk anlamına gelir. Ön vulkanizasyon, lateks içinde kauçuk zincirleri arasında önceden çapraz bağlar oluşturarak kurutma sonrasında dayanıklı film elde edilmesini sağlar.

EGDS nasıl sentezlenmiştir?

EGDS, metil stearat ile etilen glikol arasındaki baz katalizli transesterifikasyon tepkimesiyle hazırlanmıştır. Deneyde:

• 54,8 g metil stearat 120 °C’ye ısıtılmıştır.
• Erimiş metil stearata 0,27 g potasyum hidroksit eklenmiştir.
• Homojen karışım oluşturulduktan sonra 9,13 g etilen glikol damla damla ilave edilmiştir.
• Karışım iki saat karıştırılmıştır.
• Oda sıcaklığında açık sarı renkli bir mum elde edilmiştir.
• Ürün sıcak etanolde çözülmüş ve soğuk suyla soğutularak çöktürülmüştür.
• Vakumla süzme ve saflaştırma işlemi iki kez tekrarlanmıştır.
• Saflaştırılmış ürün 50 °C’de kurutulmuştur.

Çalışmanın dokuzuncu sayfasındaki FTIR ve ¹H-NMR sonuçları sentezlenen EGDS’nin kimyasal yapısını değerlendirmiştir. FTIR’de 2917 ve 2850 cm⁻¹ civarındaki C–H gerilme bantları, 1460 ve 1387 cm⁻¹ civarındaki eğilme bantları, 1195 cm⁻¹ civarındaki C–O ve 1736 cm⁻¹ civarındaki C=O gerilme bandı raporlanmıştır.

¹H-NMR spektrumunda başlangıç metil stearatına ait yaklaşık 3,7 ppm sinyalinin saflaştırılmış üründe görülmemesi, başlangıç maddesinin üründe belirgin miktarda kalmadığı yönünde yorumlanmıştır. Bununla birlikte çalışmada sentez verimi, ürün saflığının yüzdesi veya kütle dengesi verilmemiştir.

EGDS@SiO₂ nanokapsüller nasıl hazırlanmıştır?

Nanokapsül üretimi sol–jel emülsifikasyon yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Süreç iki ana bölümden oluşmuştur: EGDS emülsiyonunun hazırlanması ve silika solunun bu emülsiyon üzerine oluşturulması.

Emülsiyon aşamasında:

• 0,1 g sodyum dodesil sülfat 50 mL deiyonize suda çözülmüştür.
• Çözelti 90 °C’de 30 dakika tutulmuştur.
• EGDS yüzey aktif madde çözeltisine eklenmiştir.
• Karışım 1000 rpm’de iki saat karıştırılmıştır.

Deney bölümünde emülsiyona eklenen EGDS’nin kütlesi açıkça belirtilmemiştir. Bu eksiklik, kapsül üretiminin bağımsız olarak tekrarlanmasını ve çekirdek/kabuk besleme oranının hesaplanmasını zorlaştırmaktadır.

Silika solu hazırlanırken:

• 5 mL TEOS,
• 7 mL amonyum hidroksit,
• 13,5 mL deiyonize su,
• 30, 37,5 veya 52,5 mL etanol

bir araya getirilmiş ve 500 rpm’de 30 dakika karıştırılmıştır. Hazırlanan silika solu EGDS emülsiyonuna damla damla eklenmiş, karışım 500 rpm’de dört saat tutulmuştur. Ürünler 10.000 rpm’de santrifüjle ayrılmış, etil asetatla üç kez yıkanmış ve sıcak hava fırınında kurutulmuştur.

Etanol/TEOS oranı neden önemlidir?

TEOS, silika kabuğun öncül maddesidir. Su ve bazik katalizör ortamında hidroliz ve yoğunlaşma tepkimeleri geçirerek Si–O–Si ağı oluşturur. Etanol miktarı; TEOS’un çözünmesini, hidroliz hızını, EGDS damlacıklarının boyutunu ve serbest silika parçacığı oluşumunu etkileyebilir.

Çalışmada kullanılan koşullar şunlardır:

Çalışmanın onuncu sayfasındaki Şema 1, silika solunun peristaltik pompayla EGDS emülsiyonuna aktarılmasını ve 90 °C’de dört saatlik işlem sonucunda EGDS@SiO₂ parçacıklarının oluşmasını göstermektedir. Aynı sayfadaki TEM görüntülerinde düşük etanol oranlarında yoğun kümelenme, 10,5:1 oranında ise daha ince ve daha iyi dağılmış parçacıklar görülmektedir.

Parçacık boyutu nasıl değişmiştir?

Artan etanol miktarıyla parçacık boyutunun azaldığı bildirilmiştir. Metin 6:1, 7,5:1 ve 10,5:1 koşulları için yaklaşık 15, 13 ve 5 nm yönünde bir azalma göstermektedir. Bununla birlikte aynı paragrafta üç sentez koşulu için dört boyut değeri verilmiştir: 15 ± 3, 13 ± 1, 5 ± 1 ve 5 ± 1 nm. Bu nedenle değerlerin tam eşleştirilmesi kaynak üzerinden kesinleştirilememektedir.

Şekil 2d’deki grafik, etanol/TEOS oranı yaklaşık 6’dan 10,5’e yükseldikçe ortalama parçacık boyutunun yaklaşık 15 nm’den yaklaşık 5 nm’ye düştüğünü göstermektedir. Araştırmacılar 10,5:1 oranını küçük parçacık boyutu ve daha iyi tanımlanmış morfoloji nedeniyle sonraki deneyler için seçmiştir.

FTIR nanokapsül oluşumunu nasıl desteklemiştir?

EGDS@SiO₂ nanokapsüllerin FTIR spektrumunda hem EGDS’ye hem de silikaya ait karakteristik bantlar görülmüştür:

• 2917 ve 2850 cm⁻¹: hidrokarbon C–H gerilmesi,
• 1736 cm⁻¹: ester C=O gerilmesi,
• 1460 ve 1387 cm⁻¹: C–H eğilme titreşimleri,
• 1050 ve 790 cm⁻¹: Si–O–Si titreşimleri.

Yeni bir kimyasal bağa işaret eden ek pik görülmemesi, EGDS çekirdeği ile silika kabuk arasında yeni bir kimyasal tepkime oluşmadığı şeklinde yorumlanmıştır. Bu sonuç, EGDS’nin kimyasal olarak dönüştürülmek yerine fiziksel olarak silika kabuk içinde tutulduğunu desteklemektedir.

TGA sonuçları kapsül yapısı hakkında ne göstermiştir?

Termogravimetrik analiz numuneleri azot atmosferinde 30 °C’den 600 °C’ye, dakikada 10 °C hızla ısıtmıştır. Çalışma 400 °C’de kalan inorganik kütleyi karşılaştırmıştır:

6:1 ve 7,5:1 numunelerindeki yüksek artık miktarı, çok kalın silika yapısı, eksik kapsülleme veya serbest SiO₂ parçacıklarıyla ilişkilendirilmiştir. 10,5:1 numunesindeki daha düşük inorganik kalıntı ise daha ince silika kabuk ve daha yüksek organik çekirdek oranı şeklinde yorumlanmıştır.

Bununla birlikte düşük inorganik kalıntı tek başına daha “etkili” kapsülleme kanıtı değildir. Serbest EGDS’nin kapsüllerden ayrılıp ayrılmadığını gösterecek bağımsız bir ekstraksiyon veya sızıntı deneyi bulunmamaktadır. Çalışmanın değerlendirmesi TGA, TEM ve DSC sonuçlarının birlikte yorumlanmasına dayanmaktadır.

Kapsülleme verimi ve kapsülleme oranı nasıl hesaplanmıştır?

Kapsülleme verimi, nanokapsüllerin erime ve kristalleşme entalpilerinin saf EGDS’nin karşılık gelen değerlerine oranıyla hesaplanmıştır:

\[ E(\%) = \frac{\Delta H_{m,\mathrm{nanokapsül}}+\Delta H_{c,\mathrm{nanokapsül}}} {\Delta H_{m,\mathrm{EGDS}}+\Delta H_{c,\mathrm{EGDS}}} \times 100 \]

Çalışmanın Tablo 3 değerleri kullanıldığında:

\[ E = \frac{107{,}6+111{,}56} {130{,}56+134{,}11} \times 100 \approx 82{,}80\% \]

Kapsülleme oranı, nanokapsülün erime entalpisinin saf EGDS erime entalpisine oranı olarak verilmiştir:

\[ R(\%) = \frac{\Delta H_{m,\mathrm{nanokapsül}}} {\Delta H_{m,\mathrm{EGDS}}} \times 100 \]

\[ R = \frac{107{,}6} {130{,}56} \times 100 \approx 82{,}41\% \]

Bu hesaplamalar Tablo 3 ile tutarlıdır. Ancak özet ve sonuçta verilen 145,11 J/g erime entalpisi kullanılırsa bu oranlar elde edilemez. Dolayısıyla kaynakta en az iki farklı entalpi değeri bulunmaktadır ve bunların hangi ölçüm koşullarına ait olduğu açıklanmamıştır.

DSC ölçümleri hangi faz değişimini göstermiştir?

Saf EGDS ile 10,5:1 nanokapsülün ölçülen termal özellikleri şöyledir:

Nanokapsülün erime sıcaklığı saf EGDS’den yaklaşık 1,11 °C daha düşük, kristalleşme sıcaklığı ise yaklaşık 1,89 °C daha yüksektir. Çalışma bu değişiklikleri küçük parçacıklardaki sınırlama etkisine, çekirdek-kabuk etkileşimine ve kapiler etkiye bağlamaktadır.

6:1 ve 7,5:1 numunelerinde EGDS’ye ait belirgin erime ve kristalleşme pikleri görülmemiştir. Araştırmacılar bunu eksik kapsülleme ve yüksek serbest silika içeriğiyle ilişkilendirmiştir. Ancak bu numunelerde organik içeriğin neden hiç ölçülebilir faz geçişi vermediği ayrıntılı biçimde araştırılmamıştır.

Yirmi ısıl çevrimden sonra ne olmuştur?

Çalışmanın on dördüncü sayfasındaki Şekil 5, 10,5:1 nanokapsülün birinci ve yirminci ısıtma-soğutma çevrimlerini karşılaştırmaktadır. Eğrilerin büyük ölçüde üst üste gelmesi, erime ve kristalleşme davranışının 20 çevrim boyunca korunduğunu göstermektedir.

Bu bulgu kısa dönemli ısıl çevrim kararlılığını desteklemektedir. Ancak 20 çevrim, koruyucu giysi, ambalaj veya yapı malzemesi gibi uzun ömürlü uygulamalar açısından sınırlı bir testtir. Yüzlerce veya binlerce çevrim, mekanik deformasyonla eş zamanlı ısıl çevrim ve uzun süreli yaşlandırma yapılmamıştır.

Sıcaklığa bağlı XRD ne göstermiştir?

XRD ölçümleri nanokapsüllerin 30 °C’den 90 °C’ye ısıtılması ve ardından 35 °C’ye soğutulması sırasında gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığında 20,8°, 21,4° ve 23,8° 2θ civarında görülen keskin pikler kristal EGDS çekirdeğine atfedilmiştir. Sol–jel yöntemiyle oluşturulan silika kabuk ise amorf olarak tanımlanmıştır.

• 30–60 °C arasında EGDS’nin kristal pikleri büyük ölçüde korunmuştur.
• 75 °C’de pik şiddeti azalmış ve geniş bir bant oluşmaya başlamıştır.
• 90 °C’de keskin pikler kaybolmuş ve EGDS’nin eridiğini gösteren geniş bir halo ortaya çıkmıştır.
• Soğutma sırasında keskin piklerin yeniden görülmesi EGDS’nin tekrar kristalleştiğini göstermiştir.

Bu gözlem faz değişiminin tersinir olduğunu desteklemektedir. Ancak kaynak soğutma bölümünde geri dönen pikleri “karakteristik SiO₂ pikleri” olarak adlandırmaktadır. Silika kabuğun aynı paragrafta amorf olduğu ve keskin piklerin başlangıçta EGDS’ye atfedildiği dikkate alındığında, bu ifade kaynak içi bir adlandırma tutarsızlığıdır.

Doğal kauçuk kompozit filmler nasıl hazırlanmıştır?

Saf SPNR filmi, filtrelenmiş ön vulkanize doğal kauçuk lateksinin Petri kabına dökülmesi ve 60 °C’de 24 saat kurutulmasıyla hazırlanmıştır. Kompozitlerde EGDS@SiO₂ nanokapsüller latekse eklenmiş, 30 dakika karıştırılmış, dökülmüş ve aynı koşullarda kurutulmuştur.

Yöntem bölümünde nanokapsül yüklemeleri ağırlıkça %0,1, %0,5, %1 ve %5 olarak verilmiştir. Sonuç bölümünde %10 numunenin de hazırlandığı, ancak ısıtma plakası üzerinde bükülerek yüzeyden uzaklaştığı ve bu nedenle test edilemediği belirtilmiştir.

Film kalınlığı şekil açıklamalarında yaklaşık 0,8 mm olarak verilmiştir. Petri kabının çapı ise yöntem bölümünde 0,8 cm olarak yazılmıştır. Bu değer çok küçük bir döküm alanına karşılık gelmektedir ve kaynak içinde başka bir ölçümle doğrulanmamıştır.

Termal düzenleme deneyi nasıl yapılmıştır?

Filmler bir cam plaka üzerinde 40 °C’den 85 °C’ye kadar ısıtılmıştır. Yüzey sıcaklığı FLIR E4 termal kamerayla kaydedilmiştir. Filmler 85 °C’ye ulaştıktan sonra 40 °C’de tutulan ikinci bir sıcak plakaya aktarılmış ve soğuma davranışı izlenmiştir.

Her numune grubu için ölçümlerin üç kez tekrarlandığı belirtilmiştir. Buna rağmen grafiklerde standart sapma, güven aralığı veya ayrı tekrar eğrileri gösterilmemiştir. Gruplar arasında istatistiksel anlamlılık testi de sunulmamıştır.

Yöntemde ısıtma ve soğutma kayıtlarının beşer dakika sürdüğü belirtilmektedir. Ana ve ek grafiklerdeki zaman ekseni ise yaklaşık 0–150 saniyedir. Beş dakikalık kaydın geri kalan bölümünün neden gösterilmediği açıklanmamıştır.

%5 EGDS@SiO₂ içeren film nasıl davranmıştır?

Saf SPNR ile ağırlıkça %5 saf SiO₂ içeren kontrol filmi birbirine yakın ısıtma ve soğutma eğrileri göstermiştir. Bu bulgu, gözlenen termal gecikmenin yalnızca silika parçacığı eklenmesinden kaynaklanmadığını desteklemektedir.

Ağırlıkça %5 EGDS@SiO₂ içeren film:

• Isıtma sırasında daha yavaş sıcaklık artışı göstermiştir.
• Diğer filmlerden daha düşük tepe sıcaklığına ulaşmıştır.
• Soğutma sırasında sıcaklık düşüşü gecikmiştir.
• Aynı anda hem ısı depolama hem de ısı geri verme davranışı göstermiştir.

Ek Şekil S2’de %0,5 ve %1 nanokapsül içeren filmlerin eğrileri saf SPNR ve silika kontrolüne daha yakındır. Bu sonuç, çalışmanın film kalınlığı ve deney koşullarında düşük dolgu oranlarının ölçülebilir bir termal düzenleme etkisi oluşturmak için yetersiz kaldığını göstermektedir.

%10 yüklemeli film test yüzeyinden bükülerek ayrıldığı için değerlendirilememiştir. Bu durum daha fazla PCM eklemenin otomatik olarak daha iyi kompozit oluşturmadığını; parçacık yükünün film biçimini, boyutsal kararlılığı veya kauçuk-parçacık etkileşimini bozabileceğini düşündürmektedir. Ancak çalışma bu bükülmenin mekanizmasını incelememiştir.

Çalışmanın görselleri hangi sonuçları desteklemektedir?

• Sayfa 9, Şekil 1: FTIR ve ¹H-NMR spektrumları EGDS sentezini desteklemektedir.
• Sayfa 10, Şema 1: Silika solunun EGDS emülsiyonuna eklenmesiyle nanokapsül üretimini göstermektedir.
• Sayfa 10, Şekil 2: Etanol/TEOS oranı arttıkça kümelenmenin azaldığını ve parçacık boyutunun yaklaşık 5 nm’ye düştüğünü göstermektedir.
• Sayfa 11, Şekil 3: EGDS ile SiO₂ bantlarının nanokapsülde birlikte bulunduğunu göstermektedir.
• Sayfa 13, Şekil 4: Yalnızca 10,5:1 numunenin belirgin erime ve kristalleşme pikleri verdiğini göstermektedir.
• Sayfa 14, Şekil 5: Birinci ve yirminci ısıl çevrimlerin büyük ölçüde örtüştüğünü göstermektedir.
• Sayfa 16, Şekil 6: EGDS çekirdeğinin ısıtmayla kristal düzenini kaybettiğini ve soğutmayla yeniden kazandığını göstermektedir.
• Sayfa 17, Şekil 7: %5 EGDS@SiO₂ içeren kauçuk filmin daha yavaş ısınıp daha yavaş soğuduğunu göstermektedir.
• Sayfa 24, Şekil S1: Termal kamera deney düzeneğini ve farklı zamanlardaki sıcaklık haritalarını göstermektedir.
• Sayfa 25, Şekil S2: %0,5, %1 ve %5 dolgu oranlarını aynı ısıtma-soğutma grafiğinde karşılaştırmaktadır.

Çalışmanın güçlü yönleri nelerdir?

• Faz değiştiren çekirdek, inorganik kabuk ve yenilenebilir polimer matrisi aynı malzeme sisteminde birleştirmiştir.
• Etanol/TEOS oranını değiştirerek nanokapsül boyutunu deneysel olarak incelemiştir.
• Kapsül oluşumunu TEM, FTIR, TGA, DSC ve XRD gibi birbirini tamamlayan yöntemlerle değerlendirmiştir.
• Saf kauçuk ve yalnız silika içeren film kontrolleri kullanmıştır.
• Isıtma ve soğutma davranışını termal kamerayla doğrudan izlemiştir.
• Farklı nanokapsül yüklemelerini karşılaştırmıştır.
• Faz değişiminin birinci ve yirminci çevrim arasında büyük ölçüde korunduğunu göstermiştir.
• Kompozitteki etkinin yalnızca silikanın ısıl iletkenliğinden değil, EGDS’nin faz değişiminden kaynaklandığını desteklemiştir.
• Yazar katkıları, finansman, çıkar çatışması, veri erişimi ve dil düzenleme aracı kullanımı açıkça bildirilmiştir.

Çalışmanın temel sınırlılıkları nelerdir?

• Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Nanokapsül sentezinde kullanılan EGDS miktarı deney bölümünde verilmemiştir.
• Üç sentez oranı için dört parçacık boyutu değeri bildirilmiştir.
• Erime entalpisi Tablo 3’te 107,6 J/g, özet ve sonuçta 145,11 J/g olarak verilmiştir.
• Nanokapsül üretim verimi ve kütle dengesi raporlanmamıştır.
• Serbest EGDS ile gerçek kapsüllenmiş EGDS miktarı bağımsız bir ekstraksiyon yöntemiyle ölçülmemiştir.
• Sızıntı testi gerçekleştirilmemiştir.
• Yalnızca 20 ısıl çevrim uygulanmıştır.
• Kompozitlerin ısıl iletkenliği doğrudan ölçülmemiştir.
• Kompozit içindeki nanokapsül dağılımını gösteren kesit SEM veya TEM görüntüsü sunulmamıştır.
• Çekme dayanımı, uzama, yırtılma, sertlik ve yorulma özellikleri ölçülmemiştir.
• %10 yüklemeli film bükülmüş, ancak bükülmenin yapısal nedeni incelenmemiştir.
• Termal ölçümlerin üç tekrarına ait hata çubukları gösterilmemiştir.
• Gruplar arasında istatistiksel anlamlılık testi yapılmamıştır.
• Beş dakikalık ölçüm bildirildiği hâlde grafikler yaklaşık 150 saniyeyi göstermektedir.
• Film boyutu için verilen 0,8 cm Petri kabı çapı doğrulanamamıştır.
• Yıkama, ter, nem, UV, aşınma ve mekanik bükülme dayanımı test edilmemiştir.
• Yangın davranışı ve yüksek sıcaklık güvenliği değerlendirilmemiştir.
• Nanoparçacıkların filmden salınması veya biyolojik güvenliği incelenmemiştir.
• Ambalaj uygulaması için gıda teması ve madde göçü testleri yapılmamıştır.
• Koruyucu giysi için konfor, hava geçirgenliği ve cilt teması ölçülmemiştir.
• Ham maddelerin biyokütle kaynağı ve yenilenebilir içerik oranı belgelenmemiştir.
• Yaşam döngüsü, karbon ayak izi, maliyet ve ölçek büyütme analizi bulunmamaktadır.

Çalışma neyi desteklemektedir?

Çalışma, EGDS’nin silika kabuk içinde nanoskopik parçacıklar hâlinde hazırlanabileceğini ve etanol/TEOS oranının parçacık boyutu ile morfolojiyi etkilediğini desteklemektedir. İncelenen koşullar arasında 10,5:1 oranı en küçük ve en iyi dağılmış parçacıkları oluşturmuştur.

Çalışma ayrıca %5 EGDS@SiO₂ içeren yaklaşık 0,8 mm kalınlığındaki SPNR filmin, aynı deney koşullarında saf SPNR ve %5 silika kontrolüne göre daha yavaş ısınıp daha yavaş soğuduğunu göstermektedir.

Birinci ve yirminci DSC çevrimlerinin benzerliği, nanokapsülün kısa dönemli ve tekrarlı faz değişim davranışını koruduğunu desteklemektedir.

Çalışma neyi kanıtlamamaktadır?

Çalışma, geliştirilen filmin koruyucu giysi, teknik tekstil veya ambalajda kullanıma hazır olduğunu kanıtlamamaktadır. Bu uygulamalar için mekanik, toksikolojik, hijyenik, yangın, yıkama, aşınma ve uzun dönem kullanım verileri gereklidir.

Nanokapsüllerin hiçbir koşulda sızdırmayacağı gösterilmemiştir. Doğrudan sızıntı, kapsül kırılması ve malzeme göçü testleri yapılmamıştır.

Yirmi çevrimlik DSC sonucu, yıllarca sürecek hizmet ömrünü veya binlerce sıcaklık çevrimindeki dayanıklılığı kanıtlamamaktadır.

Çalışma kompozitin net enerji tasarrufu sağlayacağını göstermemiştir. Enerji tüketimi, gerçek ürün geometrisi, dış ortam koşulları ve sistem düzeyindeki ısı transferi değerlendirilmemiştir.

Başlıktaki biyokütle kökeni, ürünün otomatik olarak düşük karbonlu, biyolojik olarak parçalanabilir veya çevresel açıdan üstün olduğu anlamına gelmez. Silika üretimi, etanol, TEOS, amonyum hidroksit, etil asetat, kurutma enerjisi ve vulkanizasyonun çevresel etkileri hesaplanmamıştır.

Geçmiş, bugün ve gelecek açısından önemi nedir?

Geçmiş açısından: Faz değiştiren malzemeler uzun süredir binalar, tekstiller ve ısıl enerji depolama sistemleri için araştırılmaktadır. Parafinler yaygın olmakla birlikte petrol kökenli olmaları, düşük ısıl iletkenlikleri ve erime sırasında sızıntı eğilimleri alternatif malzemelere yönelik arayışı artırmıştır.

Bugünkü katkı: Çalışma, stearik asit türevi EGDS’yi silika nanokabukla birleştirmiş ve doğal kauçuk içine düşük oranda ekleyerek gözlenebilir termal gecikme oluşturmuştur. Aynı zamanda parçacık boyutunun çözücü/öncül oranıyla kontrol edilebileceğini göstermiştir.

Gelecek açısından: Yöntemin gerçek uygulama değeri; tutarlı üretim partileri, yüzlerce veya binlerce çevrim, doğrudan sızıntı ölçümü, mekanik dayanım, yıkama ve aşınma, nanomalzeme güvenliği, yüksek alanlı tekstil üretimi, maliyet ve yaşam döngüsü değerlendirmeleriyle belirlenebilir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deney yönteminin teknik özeti

Nanokapsüllerin temel nicel sonuçları

Kompozit filmlerin termal sonuçları

Grafiklerden belirli zaman noktalarına ait kesin sıcaklık farkları metinde sayısal olarak verilmemiştir. Bu nedenle yalnızca eğrilerin gösterdiği göreli ısıtma ve soğutma davranışı aktarılabilir. Çalışmadan ticari bir ürün için kaç dakika sıcaklık koruması sağlanacağı sonucu çıkarılamaz.

Kaynak içindeki sayısal ve editoryal tutarsızlıklar

Kaynak ve Yöntem Notu

Çalışmanın tam özgün adı: Biomass-derived Thermoregulating Polymer Composite from Natural Rubber Latex and Silica-coated Fatty Acid Derivatives

Yazarlar, doğru sıralamayla: Thanadol Jaruraksa; Suttinun Phongtamrug; Pattarapong Phasukkit; Tanawit Suteewong; Pramuan Tangboriboonrat; Teeraporn Suteewong.

Eş birinci yazarlar: Thanadol Jaruraksa ve Suttinun Phongtamrug. Her iki yazarın adında “#” işareti kullanılmış ve “Co-first author” açıklaması verilmiştir.

Sorumlu yazar: Teeraporn Suteewong — teeraporn.su@kmitl.ac.th.

Kurumsal bağlantılar:

• Thanadol Jaruraksa ve Teeraporn Suteewong: Department of Chemical Engineering, School of Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Tayland.
• Suttinun Phongtamrug: Department of Industrial Chemistry, Faculty of Applied Science, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Bangkok, Tayland.
• Pattarapong Phasukkit: Department of Electrical Engineering, School of Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Tayland.
• Tanawit Suteewong: NIST International School, Bangkok, Tayland.
• Pramuan Tangboriboonrat: Department of Chemistry, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok, Tayland.

DOI:10.2139/ssrn.7201200

SSRN kayıt numarası: 7201200.

Dergi: Hakemli bir dergi adı veya kabul edilmiş nihai dergi sürümü doğrulanamamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN’ye eklenme tarihi: 29 Temmuz 2026.

Sayfa sayısı: 25.

Kaynak türü: Özgün deneysel malzeme bilimi araştırması ve preprint.

Hakemlik durumu: Çalışmanın her sayfasında “This preprint research paper has not been peer reviewed” ve “Preprint not peer reviewed” açıklamaları yer almaktadır. Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmiş bir dergi makalesi olarak sunulmamalıdır.

Resmî kaynak bağlantısı:SSRN çalışma kaydı

Finansman: Çalışma King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang tarafından KREF046303 numaralı destek kapsamında finanse edilmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bulunmadığını bildirmiştir.

Veri erişimi: Verilerin talep üzerine sağlanacağı belirtilmiştir. Açık bir veri deposu veya indirilebilir ham veri bağlantısı verilmemiştir.

Yapay zekâ ve dil aracı bildirimi: Yazarlar, okunabilirlik ve dil kalitesini geliştirmek amacıyla Grammarly kullandıklarını, içeriği daha sonra gözden geçirip düzenlediklerini ve nihai metnin sorumluluğunu üstlendiklerini açıklamıştır.

Yazar katkıları: Thanadol Jaruraksa yöntem, deney, analiz, numune hazırlama ve ilk taslakta; Suttinun Phongtamrug yöntem, deney, doğrulama, analiz ve metin düzenlemede; Pattarapong Phasukkit veri düzenlemede; Tanawit Suteewong numune hazırlama ve deneyde; Pramuan Tangboriboonrat finansman, denetim ve metin incelemede; Teeraporn Suteewong kavramsallaştırma, yöntem, finansman, doğrulama ve metin incelemede görev almıştır.

Bu Türkçe açıklama çalışmanın ana metni, deney koşulları, formülleri, tabloları, TEM görüntüleri, FTIR ve TGA sonuçları, DSC termogramları, sıcaklığa bağlı XRD desenleri, termal kamera görselleri, ısıtma-soğutma eğrileri ve ek verileri esas alınarak hazırlanmıştır. Çalışmada bulunmayan ticari ürün performansı, enerji tasarrufu, insan güvenliği veya çevresel üstünlük iddiaları eklenmemiştir.

Kaynağın en önemli sayısal sorunu, en uygun nanokapsül için bildirilen erime entalpisidir. Tablo 3’te 107,6 J/g değeri bulunurken özet ve sonuç 145,11 J/g değerini kullanmaktadır. Kapsülleme verimi ve oranı Tablo 3’teki 107,6 J/g değeriyle matematiksel olarak tutarlıdır. Bu nedenle bilimsel karşılaştırmalarda Tablo 3 değeri esas alınmalı; 145,11 J/g değeri ise çözülmemiş kaynak içi tutarsızlık olarak açıkça belirtilmelidir.

Çalışmada “biyokütle kökenli” ve “sürdürülebilir” ifadeleri kullanılmıştır; ancak ticari metil stearatın gerçek biyolojik kaynağı, yenilenebilir içerik sertifikası, üretim enerjisi, çözücü kullanımı, karbon ayak izi ve yaşam döngüsü hesaplanmamıştır. Dolayısıyla çalışma, kompozitin fosil esaslı alternatiflerden çevresel olarak üstün olduğunu doğrudan kanıtlamamaktadır.

Koruyucu giysi, tekstil ve ambalaj uygulamaları çalışmanın önerdiği potansiyel kullanım alanlarıdır. Kompozitlerin mekanik özellikleri, yıkanabilirliği, aşınması, yangın davranışı, madde göçü, toksikolojisi ve seri üretim performansı ölçülmediğinden bu alanlar doğrulanmış uygulamalar olarak yorumlanmamalıdır.