Patent Adı: Fototermal Özellik Gösteren Polimerik Bir Hibrit Malzeme ve Bunun Üretim Yöntemi
FMH Durumu: Avrupa patenti tescilli ve üniter etki kayıtlı; ABD patent başvurusu derdest
Teknoloji Alanı: Fototermal Malzemeler / Fonksiyonel Polimerler / Polidopamin Kaplamalar / Işıkla Isıtma Teknolojileri
TRL: TRL 4
Polimer partiküllerinin polidopamin ile homojen biçimde kaplanmasına dayanan bu hibrit malzeme, ışık enerjisini ısıya dönüştürerek farklı yüzey ve ürünlere fototermal özellik kazandırır. Su bazlı ve farklı malzeme formlarına uygulanabilir yapısı; sterilizasyon, su buharlaştırma ve arıtma, biyofilm kontrolü ve fonksiyonel kaplama uygulamaları için ölçeklenebilir bir platform sunmaktadır.
Teknolojiye Genel Bakış
Bu teknoloji, su bazlı ortamda homojen olarak dağılabilen polimer partiküllerinin polidopamin ile kaplanmasıyla fototermal özellik kazandırılan polimerik bir hibrit malzeme ve bunun üretim yöntemidir. Temel mekanizma, polidopaminin ışığı absorbe ederek ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürmesine dayanır. Bu sayede normalde fototermal davranış göstermeyen polimerik bir yapı, ışıkla tetiklenen lokal ısı üretme kabiliyeti kazanır.
Üretim yaklaşımında polimer partikülleri bazik sulu ortamda kararlı ve homojen bir dispersiyon halinde tutulurken dopamine monomeri oksidatif polimerizasyon yoluyla partikül yüzeyinde polidopamine dönüştürülür. Böylece her bir polimer partikülünün yüzeyinde kontrollü ve homojen bir polidopamin tabakası oluşturulabilir. Özellikle submikron ölçekli poliüretan partikülleri bu yapının temel uygulamalarından biridir; bunun yanında farklı su bazlı polimer sistemlerine uyarlanabilen bir malzeme platformu sunulmaktadır.
Hibrit malzeme yalnızca kaplama olarak değil; film, köpük, membran, yapıştırıcı, sünger ve lif gibi farklı ürün formlarının üretiminde de kullanılabilir. Bu çoklu işleme kabiliyeti, fototermal fonksiyonun yalnızca belirli bir yüzeye uygulanması yerine doğrudan nihai ürünün malzeme yapısına dahil edilmesine olanak sağlar. Laboratuvar ölçeğinde kaplama, film ve köpük formları üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Malzeme formülasyonuna faz değişim malzemeleri de dahil edilebilir. Bu yaklaşım, polidopamin aracılığıyla gerçekleştirilen ışık-ısı dönüşümünü termal enerji depolama veya sıcaklık yönetimi fonksiyonlarıyla birleştirme olanağı sağlar. Patent kapsamındaki yapı, faz değişim malzemesi türünün ve miktarının hedef uygulamaya göre değiştirilmesine imkân verecek şekilde tasarlanmıştır.
Teknolojinin önemli geliştirme avantajlarından biri farklı ürün biçimlerine uyarlanabilirliği ve ölçeklenebilir üretim potansiyelidir. Laboratuvar çalışmalarında malzemenin lazer ışığı altında yaklaşık 200 °C seviyelerine ulaşabildiği gözlemlenmiştir. Köpük formundaki prototip su yüzeyine yerleştirildiğinde ışık kaynaklı sürekli buharlaşma etkisi oluşturabilmektedir. Bu özellikler, yüzey sterilizasyonundan güneş enerjisiyle su arıtma ve tuzdan arındırmaya kadar farklı fototermal uygulamalar için ortak bir malzeme platformu oluşturur.
Problem / Pazar İhtiyacı
Fototermal sistemler, ışık enerjisinin doğrudan lokal ısıya dönüştürülmesine dayanarak yüzey sterilizasyonu, su arıtma, termal yönetim ve benzeri işlemlerin harici bir ısıtma sistemi olmadan gerçekleştirilmesine olanak sağlayabilir. Ancak fototermal fonksiyonun pratik ürünlere aktarılabilmesi için kullanılan aktif malzemenin kararlı, homojen, farklı geometrilere uygulanabilir ve ölçeklenebilir üretime uygun olması gerekir.
Mevcut fototermal malzemelerin yalnızca parçacık veya özel yüzey formunda kullanılabilmesi, nihai ürüne entegrasyonu sınırlayabilir. Bu teknoloji, fototermal özelliği polimer partiküllerinin yüzeyine doğrudan kazandırarak fonksiyonun kaplama, film, köpük, membran veya lif gibi endüstriyel olarak kullanılabilir malzeme biçimlerine taşınmasını sağlar.
Bu yaklaşım özellikle ışıkla çalışan sterilizasyon yüzeyleri, biyofilm oluşumunun kontrolü ve güneş enerjisiyle su buharlaştırma gibi uygulamalarda, fototermal işlevin malzemenin kendisine entegre edilmesine yönelik esnek bir çözüm sunmaktadır.
Temel Avantajlar
- Polimerik malzemelere doğrudan ışık-ısı dönüşüm özelliği kazandırılması
- Polimer partiküllerinin polidopamin ile homojen ve kontrollü biçimde kaplanması
- Su bazlı üretim yaklaşımı ve homojen partikül dispersiyonu
- Kaplama, film, köpük, membran, yapıştırıcı, sünger ve lif gibi farklı malzeme formlarına uygulanabilme
- Fototermal fonksiyonun yüzeye uygulanmasının yanı sıra doğrudan nihai malzeme yapısına entegre edilebilmesi
- Faz değişim malzemeleriyle birleştirilerek termal enerji yönetimi fonksiyonunun geliştirilebilmesi
- Farklı uygulama ve ürün geometrilerine uyarlanabilen ölçeklenebilir malzeme platformu
- Sterilizasyon, su buharlaştırma ve biyofilm kontrolü gibi farklı ışıkla tetiklenen proseslerde kullanılabilme potansiyeli
Uygulama Alanları
- Işıkla aktive edilen yüzey sterilizasyonu
- Bakteri ve biyofilm oluşumunun kontrolüne yönelik fonksiyonel yüzeyler
- Güneş enerjisiyle su buharlaştırma ve su arıtma sistemleri
- Tuzdan arındırma sistemlerinde fototermal membran ve köpükler
- Fototermal kaplamalar ve fonksiyonel filmler
- Termal enerji yönetimi ve faz değişim malzemesi içeren hibrit yapılar
- Fototermal membran, lif, sünger ve kompozit malzemeler
- Işıkla kontrollü lokal ısıtma gerektiren fonksiyonel yüzey ve ürünler
İlgili Sektörler
- İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji
- Polimer ve Kaplama Endüstrisi
- Su Arıtma ve Tuzdan Arındırma Teknolojileri
- Sağlık, Hijyen ve Sterilizasyon Teknolojileri
- Membran Teknolojileri
- Enerji ve Termal Yönetim
- Teknik Tekstiller ve Fonksiyonel Yüzeyler
Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama
Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4
Teknoloji laboratuvar ortamında üretilmiş ve kaplama, film ve köpük gibi farklı formlarda prototip çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar ölçekli prototipler üzerinde fototermal davranışa yönelik testler yapılmıştır.
Laboratuvar çalışmalarında malzemenin lazer ışığı altında yaklaşık 200 °C seviyelerine ulaşabildiği gözlemlenmiştir. Bu değer belirli laboratuvar test koşullarına aittir; ışık şiddeti, dalga boyu ve test geometrisi gibi ayrıntılar kamuya açık ek doğrulama verisi olarak sağlanmadığından doğrudan uygulama performansı olarak değerlendirilmemelidir.
Köpük formunda hazırlanan prototipin su yüzeyinde kullanılmasıyla ışık etkisi altında sürekli buharlaşma davranışı gözlemlenmiştir. Teknoloji ayrıca yüzeylerde bakteri ve biyofilm oluşumunun engellenmesine yönelik çalışmalarda değerlendirilmiştir. Mevcut çalışmalar laboratuvar ölçeğindedir ve endüstriyel doğrulama henüz bildirilmemiştir.
Fikri Mülkiyet
ABD Patent Yayını: US20240110058A1
ABD Başvuru No: US18/276,455
Avrupa Patenti: EP4291599B1
Uluslararası Başvuru: PCT/TR2022/050136
Patent Adı: Fototermal Özellik Gösteren Polimerik Bir Hibrit Malzeme ve Bunun Üretim Yöntemi
Rüçhan Tarihi: 22 Şubat 2021
Uluslararası Başvuru Tarihi: 16 Şubat 2022
ABD Yayın Tarihi: 4 Nisan 2024
Avrupa Patent Tescil Tarihi: 19 Haziran 2024
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi & SUNUM
Koruma / Başvuru Kapsamı: Türkiye, Amerika Birleşik Devletleri, Üniter Patent ve İspanya
Ticarileşme Durumu
Teknolojinin laboratuvar ölçekli prototipleri mevcuttur ve teknoloji lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme çalışmaları, farklı ürün formlarına uyarlanabilen fototermal malzeme platformunun daha ileri ölçeklere taşınması ve hedef uygulamalarda doğrulanmasına yönelik fırsatlar sunmaktadır.
İş Birliği Olanakları
- Lisanslama
- Bilimsel danışmanlık
- Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
- Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
Potansiyel iş ortakları arasında fonksiyonel polimer ve kaplama üreticileri, membran teknolojisi şirketleri, su arıtma ve tuzdan arındırma sistemi geliştiricileri, sterilizasyon ve hijyen çözümleri sağlayıcıları ile ışıkla aktive edilen fonksiyonel yüzeyler ve termal yönetim malzemeleri üzerinde çalışan firmalar yer alabilir.
Özellikle laboratuvar ortamında gösterilen fototermal etkinin daha büyük yüzeylere ve sürekli üretim süreçlerine taşınması; kaplama, film ve köpük formlarının uygulama ortamlarında doğrulanması ve su arıtma veya antibakteriyel yüzeyler gibi hedef kullanım alanlarında pilot çalışmalar yapılması ortak geliştirme açısından öne çıkan fırsatlardır.
Buluşçular
Buluşçular: Hayriye Ünal, Serkan Ünal, Cüneyt Erdinç Taş
İletişim
Bu teknolojiyle ilgili lisanslama, endüstriyel doğrulama, ortak Ar-Ge veya diğer iş birliği olanakları için Sabancı Üniversitesi Teknoloji Transfer Ofisi (SUATT) ile dpe.suatt@sabanciuniv.edu adresi üzerinden iletişime geçebilirsiniz.