Atomik katman biriktirme (ALD) film kaplı polimer gıda ambalajlarının bariyer özellikleri

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ESMA KORKMAZ

Danışman: Halil İbrahim Akyıldız

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmak, kaliteyi korumak ve israfı azaltmak amacıyla geliştirilen yenilikçi muhafaza yöntemleri ve ambalaj teknolojileri, günümüzde hem ekonomik hem de çevresel sürdürülebilirliği hedeflemektedir. Bu kapsamda, üretim maliyetlerinin düşürülmesi ve insan sağlığına zarar vermeyen, çevreye duyarlı çözümlerin uygulanması planlanmaktadır. Geleneksel olarak yaygın şekilde kullanılan polimer esaslı ambalajların yerine biyopolimerler öne çıkmaktadır. Ancak biyopolimerlerin neme karşı hassasiyeti ve zayıf bariyer özellikleri ambalaj uygulamalarında kullanımını sınırlamakta, bariyer performansını artırmak amacıyla yüzeylerinin ince inorganik katmanlarla kaplanması düşünülmektedir. Atomik Katman Biriktirme (ALD), çok çeşitli uygulamalarda ultra ince, olağanüstü homojen ve koruyucu malzeme katmanları üretimi için tercih edilen ileri düzey bir ince film biriktirme tekniğidir. Bu metotta, nanometre ve nanometre altı düzeydeki film büyümesi, ardışık, kendi kendini sınırlayan ve yüzey kontrollü gaz fazı kimyasal reaksiyonlarıyla gerçekleşmektedir. Reaktör boşluğuna sıralı olarak beslenen öncüllerin substrat yüzeyinde kimyasal etkileşimleriyle atomik ölçekte, yapısal ve kimyasal nitelikleri hassas ince filmler elde edilmektedir. ALD yöntemiyle sentezlenen filmlerin en önemli avantajlarından biri, gaz bariyeri uygulamalarındaki üstün performanslarıdır. Bu çalışmada, ticari PET, PP, PLA filmleri ve saf PLA peletlerinden üretilen filmler, ALD tekniğiyle 5, 10 ve 50 nm kalınlıklarda Al₂O₃ ve ZnO ile kaplanmıştır. Kaplanmış filmlerin kimyasal (FTIR, DSC, XPS, Raman) ve morfolojik (SEM, AFM) karakterizasyonları yapılmış, ardından temas açısı, su buharı geçirgenlik hızı (WVTR), antibakteriyel aktivite ve migrasyon analizleriyle gıda ambalajı olarak kullanılabilirlikleri detaylı olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, Al₂O₃ kaplamalı filmlerin temas açısı 64,5°'den 98,1°'ye yükselirken, WVTR değerleri 150,3 g/m²/gün'den 4,5 g/m²/gün'e düşmüştür. Bu sonuçlar, ALD yönteminin biyopolimerlerin bariyer ve yüzey özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmede etkili bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır.