Kolay temizlenebilen kaplamaların sol-jel tekniği ile hazırlanması, karakterizasyonu ve etkinliklerinin belirlenmesi
Preparation of easy to clean coatings by sol-gel technique, determination of their characterization and efficiency
Yazar: AYŞE BAŞ
Danışman: PROF. DR. ALİME ÇITAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Hidrofobik özellik = Hydrophobic property ; Kaplama = Coating ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Cam yüzeyler için çeşitli formülasyonlarda, kolay temizlenebilen etkiye sahip olan çok fonksiyonlu kaplamalar araştırmacılar son yıllarda konu üzerinde araştırmalarını yoğunlaşmışlardır. Kolay temizlenebilen bir kaplama elde edebilmek için, bir yüzeyde hidrofobiklik (su sevmeme) ve oleofobiklik (yağ sevmeme) özelliklerinin aynı anda sağlanabilmesi gerekmektedir.
Bu çalışmada, cam alttaşların kolay temizlenebilme özelliğinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Başlatıcı olarak Titanyum (IV) isopropoksit (TTIP), Titanyum (IV) n-bütoksit ve Çinko Nitrat-6-hidrat kristali kullanılarak sol-jel yöntemi ile farklı katmanlarda ve belirlenen ara sıcaklıklarda saf TiO2, saf ZnO, TiO2/ZnO ve ZnO/TiO2 ince filmleri hazırlandı. Cam alttaşlar Yorglass Cam San. ve Tic. A.Ş.'den 25x 25 mm boyutlarında tempersiz ve serigrafisiz olarak tedarik edildi. Cam alttaş üzerine kaplanan ince filmler döndürerek kaplama yöntemi ile yapıldı. 4, 5 ve 6 kat saf TiO2, 3 ve 4 kat saf ZnO, 5 kat TiO2 üzerine 4, 5 ve 6 kat ZnO ve 3 ile 4 kat ZnO üzerine 4, 5 ve 6 kat TiO2 ince film kaplamaları oluşturuldu. Bu çalışma şartlarıyla; farklı katman sayıları (4, 5 ve 6 kat) farklı ara kurutma sıcaklıkları (100, 150 ve 250 oC), farklı tavlama sıcaklıkları (450, 500 ve 550 oC) ve titanyum kaynağı olarak TTIP ve n-bütoksit varlığında döndürerek kaplama yöntemi ile saf TiO2, saf ZnO ZnO/TiO2 ve TiO2/ZnO ince filmleri oluşturuldu. 
Cam alttaşlar üzerine kaplanan ince filmlerin karakterizasyonu SEM, FTIR ve XRD analizi, temas açısı (damlatma açısı), yüzey enerjisi ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılarak incelendi. İnce film kaplamaları hidrofobik performansa göre değerlendirildiğindeen iyi numune temas açısı 78,6o, yüzey enerjisi 37,02 mN/m ve 505 nm ile ZnO/TiO2-6K numunesidir. İnce filmlere ait karakterizasyon sonuçları incelendiğinde filmlerin yapısal, yüzeysel özelliklerinin ara kurutma sıcaklığına, doplamaya ve katman sayısına bağlı olarak değiştiği gözlemlendi.

Abstract:
Multifunctional coatings with easy-to-clean effect in various formulations for glass surfaces, researchers have focused their research on the subject in recent years. In order to obtain an easy-to-clean coating, hydrophobicity (water dislike) and oleophobic (oil dislike) properties must be provided simultaneously on a surface.
In this study, it is aimed to improve the easy cleaning feature of glass substrates. Using Titanium (IV) isopropoxide (TTIP), Titanium (IV) n-butoxide and Zinc Nitrate-6-hydrate crystal as initiator, pure TiO2, pure ZnO, TiO2/ZnO and ZnO/TiO2 thin films were prepared. Glass substrates Yorglass Cam San. ve Tic. A.Ş. in dimensions of 25x25 mm, without tempering and without serigraphy. Thin films coated on the glass substrate were made by rotating coating method. Thin film coatings of 4, 5 and 6 layers of pure TiO2, 3 and 4 layers of pure ZnO, 4, 5 and 6 layers of ZnO on 5 layers of TiO2 and 4, 5 and 6 layers of TiO2 on 3 and 4 layers of ZnO were formed. With these working conditions; pure by spin coating method with different number of layers (4, 5 and 6 layers), different intermediate 
drying temperatures (100, 150 and 250 oC), different annealing temperatures (450, 500 and 550 oC) and in the presence of TTIP and n-butoxide as titanium source. Thin films of TiO2, pure ZnO ZnO/TiO2 and TiO2/ZnO were formed.
The characterization of thin films coated on glass substrates was investigated by SEM, FT-IR and XRD analysis, contact angle, surface energy and surface roughness measurements. When thin film coatings are evaluated according to hydrophobic performance, the best sample is ZnO/TiO2-6K with a contact angle of 78.6o, surface energy of 37.02 mN/m and 505 nm. When the characterization results of the thin films were examined, it was observed that the structural and surface properties of the films changeddepending on the intermediate drying temperature, doping and the number of layers.