Transparan süperhidrofilik ormosil yüzeylerin sentezi, karakterizasyonu ve sualtı süperolefobik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of underwater superolephobic properties of transparent superhydrophilic ormosil surface
Yazar: FATMA GÜLÇİN DURMAZ
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR CENGİZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Daldırma kaplama yöntemi = Dipping coating method ; Film kaplama = Film coating ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Organik kaplamalar = Organic coating ; Polimer kaplama = Polymer coating ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Trietoksivinilsilan = Triethoxyvinylsilan ; Trimetoksisilan = Trimethoxysilane ; Yüzey kaplama = Surface coating ; Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Ormosil yüzeyler, yüksek mekanik özelliklere ve buğulanmayı önleme, kendi kendini temizleme ve sensör uygulamaları gibi özel uygulamalara ve üstün özelliklere sahip organik olarak modifiye edilmiş silikatlardır. Hem yüzey kimyasal bileşimi hem de yüzey pürüzlülüğü tarafından yönetilen 10°'den daha düşük su damlası temas açılarına sahip katı yüzeyler,  "süperhidrofilik" olarak adlandırılır. Bu çalışmada sol-jel yöntemiyle monomer ve polimer kullanılarak Ormosil kompozit yüzeyler üretilmiştir. Işık geçirgenliği yüksek olan ve hava ortamında düşük su temas açısına sahip yüzeylere silika nano partikül eklenerek yüzey pürüzlülüğü etkisi araştırılmıştır. Pürüzlü ormosil yüzeylerin yüzey morfolojisi, AFM ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. TEOS/AA/VTS organik-inorganik sol-jel ürünü ile oluşan TAV2,5 Ormosil yüzey serisi, artan silikaya bağlı olarak yüzey pürüzlüğü değişimi yanında yüzeyi süperhidrofil karaktere getirebilecek kadar yüksek hidrofilikliğe ulaşamamışken, su altında süperoleofobikliğe yaklaşmıştır. PGVAOrm4 – 5 (PEG) Ormosil yüzeyi su altında süperoleofobik karakter göstermiş ve hava ortamında su temas açısı 20°'ye kadar düşmüştür. HETAV60 serisi (HEMA/AA/VTS/TEOS), artan silika miktarına bağlı olarak  %7.4, %10.4 ve %12.2 silika içeren yüzeyleri ile açık havada 0 dereceye yakın bir temas açısı beraberinde su altında süperolefobikliğe ulaşmıştır. Ormosil yüzeylerin kimyasal, mekanik stabilitesi ve dayanıklılığı kimyasal, yapışkan bant ve sertlik testleri kullanılarak araştırılmıştır. Bununla birlikte, süperhidrofilik nanokompozit kaplamaların stabilitesi, depolanan ortam koşulları altında birkaç ay boyunca neredeyse sabit kalmıştır. Sonuç olarak açık ışık geçiren hava ortamında süperhidrofilik ve su altında süperoleofobik ve mekanik olarak dayanımı olan HEMA/AA/VTS/TEOS Ormosil yüzeyleri üretilmiştir.

Abstract:
Ormosil surfaces are organically modified silicates with high mechanical properties and superior properties for special applications such as anti-fogging, self-cleaning and sensor applications. Solid surfaces with water droplet contact angles of less than 10°, governed by both surface chemical composition and surface roughness, are referred to as "superhydrophilic". In this study, Ormosil composite surfaces were produced using monomers and polymers by the sol-gel method. The effect of surface roughness was investigated by adding silica nanoparticles to surfaces with high light transmittance and low water contact angle in the air environment. The surface morphology of rough ormosil surfaces was characterized by AFM and scanning electron microscopy (SEM). While the TAV2,5 Ormosil surface series, formed with the TEOS/AA/VTS organic-inorganic sol-gel product, could not reach a high enough hydrophilicity to bring the surface to a superhydrophilic character, in addition to the change in surface roughness due to increasing silica, it approached superoleophobicity under water. PGVAOrm4 – 5 (PEG) Ormosil surface showed superoleophobic character under water and the water contact angle decreased to 20° in the air environment. HETAV60 series (HEMA/AA/VTS/TEOS), with its surfaces containing 7.4%, 10.4% and 12.2% silica depending on the increasing amount of silica, has reached a contact angle close to 0 degrees in the open air and superolephobicity under water. The chemical, mechanical stability and durability of Ormosil surfaces were investigated using chemical, adhesive tape and hardness tests. However, the stability of superhydrophilic nanocomposite coatings remained almost constant for several months under stored ambient conditions. As a result, HEMA/AA/VTS/TEOS Ormosil surfaces, which are superhydrophilic in an open light-permeable air environment and superoleophobic and mechanically resistant under water, were produced.