Silisyum Dioksit Katkılı Süperhidrofobik Termoplastik Kopoliester Elastomer Yüzey Eldesi ve Karakterizasyonu


Doğancı E., Zeyrek B.

34. Ulusal kimya Kongresi, Yalova, Turkey, 1 - 06 September 2022, pp.500-501

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Yalova
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.500-501
  • Kocaeli University Affiliated: Yes

Abstract

1990’lı yılların sonlarına doğru bilim adamları doğada birçok örneği yer alan süperhidrofobik yüzeyler üzerine araştırma yapmaya başlamışlardır. Günümüzün gelişen teknolojisinde bilim adamları doğada var olan canlıların spesifik özelliklerini saptamakta ve bu özellikleri kullanarak bilime katkı sağlamaktadır. Doğada kendi kendini temizleyen ve süperhidrofobik yüzeye sahip en güzel örnek bataklıkta yetişen ve yaşayan nilüfer (lotus) çiçeğidir (Dorrer ve Rühe 2009, Zhu ve ark. 2010). Nilüfer çiçeğinin yaprakları, çamur ile kirlendiğinde bile üzerinde hiçbir kirlilik barındırmamaktadır. Bu nedenle süperhidrofobik yüzeylerin kendi kendini temizlemesi ‘lotus etkisi’ olarak da adlandırılır. Lotus yapraklarının SEM fotoğrafları incelendiğinde yüzeyinde nano ve mikro yapıların yer aldığı ve bu yapıların yüzeye pürüzlülük kazandırdığı gözlemlenmiştir (Nun ve ark. 2002). Araştırmalar yaprak yüzeyinde bulunan vaks tabakasına da yoğunlaşmıştır ve vaksın farklı bileşenlerden oluştuğu bulunmuştur. Bu bileşenler uzun zincirli hidrokarbonlar, alkoller, asitler ve triterpenlerdir. Bileşenlerin kimyasal yapısı yüzeyin serbest enerjisinin düşük olmasına neden olmaktadır. Bu bileşenlerin miktarları türden türe, yaştan yaşa ve yaprağın bir bölgesinden diğer bölgesine farklılık göstermektedir (Taylor, 2011). Doğadan ilham alınarak yapılan bu çalışmaların neticesinde bilim adamları sentetik metotlarla doğayı taklit ederek süperhidrofobik yüzeyler elde etmeyi başarmışlardır. Süperhidrofobik yüzeyler suyla yaptıkları temas açısına göre adlandırılır. Bir katının bir sıvı tarafından ıslatılan miktarının nicel ölçümü olan temas açısı, yüzey gerilimi sonucu ortaya çıkar. Su ile yaptığı temas açısı 150°’den büyük yüzeyler “süperhidrofobik yüzeyler” olarak adlandırılır. Hidrofobik yapılar doğada hemen hemen bütün bitkilerde ve kanatlı birçok hayvanda bulunur. Fakat birçoğu nilüfer çiçeği gibi kendi kendini temizleme özelliğine sahip değildir. Çünkü bir yüzeyin kendi kendini temizleme özelliğine sahip olması için süperhidrofobik olması yeterli değildir. Aynı zamanda su damlasının yuvarlanması için yüzeye verilen açının da 50’den küçük olması gerekmektedir. Eğer bir yüzey nilüfer çiçeğinde olduğu gibi hem süperhidrofobik hem de 50’den daha küçük bir kayma açısına sahipse, yüzeyde kirler su damlacığının yüzeyine yapışır ve onunla birlikte yuvarlanarak yüzeyi terk ederler (McHale ve ark. 2004, Bhushan ve Jung 2011). Bir yüzeyin süperhidrofobik özellik göstermesi için iki temel gereksinim bulunmaktadır: yüzey serbest enerjisinin düşük olması ve yüzeyin mikro/nano boyutta pürüzlülüğe sahip olması. Bu iki temel gereksinim süperhidrofobik yüzey sentezlenmesinde iki temel metoda öncülük etmektedir. Birincisi, yüzey serbest enerjisi düşük hidrofobik bir malzemeden pürüzlü yüzeylerin sentezlenmesidir. İkincisi ise pürüzlü hidrofilik bir yüzeyin kimyasal olarak modifiye edilmesi veya hidrofobik bir malzemenin uygulanmasıdır (Bhushan ve Jung, 2011). Yapılan çalışmada, hidrofilik özellikteki nano boyutlu silisyum dioksit (SiO2) kullanılarak süperhidrofobik termoplastik kopoliester elastomer yüzeyler hazırlandı. Cam yüzeyler üzerine hazırlanan kaplamalarda pürüzlülüğün yüzeylerin ıslanma davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi amacıyla değişen kütlesel oranlarda silisyum dioksit kullanıldı. Silisyum dioksit oranının yüzeyin pürüzlülüğüne ve kimyasal içeriğine etkisi incelendi. Silisyum dioksit katkili süperhidrofobik termoplastik kopoliester elastomer karakterizasyonu için temas açı ölçer, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Atomik kuvvet mikroskobu(AFM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi(FTIR), Raman Spektroskopisi(RAMAN), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre Cihazı(DSC) ve Termogravimetrik Analiz cihazı(TGA) kullanıldı. Gerçekleştirilen çalışma sonucunda çözücü olarak kloroform ve kaplama alt yüzeyi olarak camın kullanıldığı durumda süperhidrofobik özellikli yüzey elde edilmiştir.