Yüksek yansıtıcılığa sahip kompozit yüzeylerin geliştirilmesi
Development of highly reflective composite surfaces
Yazar: İPEK YOLDAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEÇKİN ERDEN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yansıtıcı yüzeyler, yenilenebilir enerji sistemleri (termal ve fotovoltaik sistemler), optik aynalar, aydınlatma armatürleri, lazer sistemleri gibi bir çok alanda kullanılmaktadır. Yenilenebilir enerji kavramının günümüzde gittikçe önem kazanmasıyla birlikte, yansıtıcı yüzeyler genellikle bu alanlarda kullanılmaya başlamıştır. Tüm bu sistemler, emici yüzeyler üzerine bu ışınları düşürmek için gümüş veya alüminyum reflektörleri veya aynaları kullanır.  Gümüş görünür bölgedeki en yansıtıcı malzemedir. Bu yüzden yansıtıcı yüzeylerde kullanıldığında en yüksek verimli değerlere ulaşılır. Çeşitli yüzeyler üzerine gümüş veya alüminyum gibi yansıtıcı maddelerin kaplanması için bir çok yöntem mevcuttur. Ancak, tüm bu yöntemler yalnızca vakum altında gerçekleştirilmektedir. Gümüş ayna reaksiyonu ise, bu yöntemlere göre kolaylıkla kontrol edilebilir ve kolay uygulanabilir bir yöntemdir. Ayrıca, gümüş ayna reaksiyonunun  kullanılan kaplamalarda daha üniform ve homojen bir kaplama elde edilmesi ve düşük maliyetli olması gibi bir çok avantajı bulunmaktadır.
Bu tez kapsamında güneş sistemleri için yüksek yansıtıcılık değerine sahip yüzeylerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Gümüş kaplamalar gümüş ayna reaksiyonu (Tollen's prosesi) ile kaplanmıştır.  Bu yöntem kompleks [Ag(NH3)2]+ iyonlarının elemantel Ag0 gümüş 'e indirgenmesini baz alır. Yüzey duyarlılaştırılmasının etkisi, OH- konsantrasyonu, glikoz konsantrasyonu, gümüş konsantrasyonu, indirgenme süresi, çözelti içerisine eklenen maddelerin etkisi (tartarik asit, trisodyum sitrat, etil alkol, izopropil alkol gibi) gibi parametreler tez kapsamında incelenmiştir. Gümüş filmin yüzey morfolojisi taramalı electron mikroskopu (SEM) ve X-ışını kırınım (XRD) teknikleriyle tayin edilmiştir. Yüzeyin yansıtıcılık değeri ise UV-vis spektrofotometre yardımıyla bulunmuştur. XRD sonuçları yüzey üzerinde gümüş filmin oluştuğunu ve hiç bir safsızlığın bulunmadığını kanıtlamıştır. SEM sonuçları, yansıtıcılık değeri sonuçlarıyla karşılaştırma yapılması için kullanılmıştır. Yüksek yansıtıcılık değerine sahip gümüş filmlerin homojen bir şekilde kaplandığı ve küresel bir yapıda olduğu saptanmıştır. Yüksek yansıtıcılık değeri %97'ye ulaşmıştır. Ayrıca, işlemlerin mekanik özelliklere etkisini incelemek amacıyla, çekme ve eğilme testleri de yapılmıştır.

Abstract:
Reflective thin films have a variety of application areas such as solar collector systems for thermal and photovoltaic applications, optical mirrors, illumination armatures, laser applications, etc. Silver and aluminum coatings are commonly used reflective materials used in concentrating solar power systems although silver is the most reflective material in the visible region. Silver films can be deposited on substrate surfaces by various methods. However, they must be carried out under high vacuum environment and also can not be used in large-scale coatings. Electroless plating method is a promising option for silver deposition on arbitrary substrates at low cost, under low temperature and with easy controlled process parameters.
This work focuses on development of highly reflective surfaces produced by silver coating for use in solar collector systems. Silver coatings were deposited in aqueous medium using silver mirror reaction. The method is based on adsorption of [Ag(NH3)2]+ complex ions onto the substrate surface and then the reduction to elemental silver Ag0 with the addition of an aldehyde as reductant. Parameters such as sensitization time, concentration of OH-, concentration of glucose, concentration of [Ag+], reduction time, effect of additives (such as alcohols, capping agent, etc.) were investigated within this study. Surface morphology of the silver film coatings were characterized by scanning electron microscopy, and their crystal structure by X-ray diffraction method. Surface reflectance was measured by UV-Vis spectroscopy. XRD results proved the growth of silver film on the substrates and also showed that no impurities were present in the film. SEM images were used to confirm the measured reflectance values. More evenly distributed and smaller-sized spherulite-shaped crystals were observed for surfaces with high reflectance. Reflectance value of 97% was achieved by optimization of the process parameters. Also, to identify the effect of all processes to mechanical properties of samples, pulling and bending testes had done.