Transparan ve dayanıklı kaygan sıvı emdirilmiş kaplamaların hazırlanması
Transparent and durable slippery liquid-infused poroussurfaces coatings
Yazar: BÜŞRA NUR ÇAĞLAR
Danışman: PROF. DR. GÖKÇEN DEMİREL
Ankara Hacı Bayram Veli Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada nanopartikül ile pürüzlendirilmiş yüzeylere yağ infüzyonu ile yüksek mekanik
dayanıma sahip, son derece şeffaf ve kaygan yüzeyler hazırlanmıştır. Literatürde kaygan
yüzey kaplamaların hazırlanması üzerine pek çok çalışma bulunmaktadır. Fakat bu çalışmada
ilk kez yüksek mekanik dayanıma sahip ve kendi kendini temizleyebilen bu yüzey
kaplamaların hazırlanmasında yapışkan ve bağlayıcı özelliğe sahip laponit nanokili (LAP)
kullanılmıştır. Bu amaçla temizlenmiş yüzeyler LAP ile kaplandıktan sonra farklı boyutlarda
sentezlenen silika nanopartiküller ile kademeli olarak sprey kaplama yöntemiyle
pürüzlendirilmiştir. Pürüzlendirilmiş yüzeyler Trimetoksi(oktasil)silan (OTS) ile modifiye
edilmiştir. Kaygan sıvı katkılı gözenekli yüzeylerin (SLIPs) eldesi, kaygan yağlayıcının
pürüzlü yüzeyin gözenekli yapısına infüzyonu ile gerçekleştirilmiştir. Yüzeylerin
pürüzlendirilmesinde 37 nm ve 63 nm olacak şekilde farklı boyutlarda SiO2 nanoparçacıkları 
kullanılmıştır. Bu parçacıklar cam yüzeyler üzerine farklı tabaka sayısında ve farklı
derişimlerde parçacıklar püskürtülmüştür. Kaplamalarda bu optimizasyonlar yapılarak en
optimum yüzey kaplaması 6 Tabaka ve SiO2 derişimi %0,4 (a/h) olarak belirlenmiştir.
Kaplamaların ıslanabilirliği su değme açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Gözenekli
yüzeylere, florakarbon bazlı bir yağ olan Krytox-GPL103 ve çeşitli bitkisel yağların infüzyonu
gerçekleşmiştir. Yüzeylerin, kendi kendine temizleyebilme özelliği test edilmiş ve yüzeylerin
5°, 10° ve 15° 'lik kayma açılarında su damlasının yüzeyleri ıslatmadan ayrıldığı görülmüştür.
LAP kaplamanın mekanik dayanıma etkisi farklı döngülerde zımpara kâğıdı ile sürtme testi
yapılarak incelenmiş ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Ek
olarak, mekanik dayanımı, kendi kendini temizleme, buzlanma geciktirme, kimyasal
çözeltilere karşı gösterdiği performans, anti bakteriyel ve yüzeyde su toplama testleri
yapılmıştır. Yüzeylerin transparanlığını belirlemek amacıyla UV-Vis spektrometresi ile
karakterize edilmiştir. Bu SLIPs kaplamaların farklı yüzeylere de uygulanarak etkinliği
incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, son derece şeffaf, sağlam ve kaygan kaplamların imalatı
yapılmıştır. Geliştirilen kaplamalardan elde edilen başarılı sonuçlar ile literatüre basit,
dayanıklı, kir tutmayan, buz geciktirme ve anti bakteriyel özellikli, endüstriyel uygulamalar
için uygun yeni bir kaplama yöntemi kazandırılmıştır.

Abstract:
In this study, highly transparent and slippery surfaces with high mechanical strength were
prepared by infusion of oil onto nanoparticle-roughened surfaces. There are many studies in
the literature on the preparation of slippery surface coatings. However, in this study, laponite
nanoclay (LAP), which has adhesive and binding properties, was used for the first time in the
preparation of these surface coatings that have high mechanical strength and can self-clean.
For this purpose, after the cleaned surfaces were coated with LAP, they were gradually
roughened by the spray coating method with silica nanoparticles synthesized in different sizes.
Roughened surfaces were modified with Trimethoxy(octacyl)silane (OTS). Obtaining slippery
liquid doped porous surfaces (SLIPs) was achieved by infusing the slippery lubricant into the
porous structure of the rough surface. SiO2 nanoparticles of different sizes, 37nm and 63nm, 
were used to roughen the surfaces. These particles were sprayed on glass surfaces with 
different numbers of layers and different concentrations. By making these optimizations in the 
coatings, the most optimum surface coating was determined as 6 layers and SiO2 concentration 
as 0.4% (w/v). The wettability of the coatings was characterized by water contact angle 
measurements. Infusion of fluorocarbon based lubricant, Krytox-GLP103 and various
vegetable oils was carried out on porous surfaces. The self- cleaning feature of the surfaces
was tested and it was observed that the water droplet separated from the surfaces at sliding
angles of 5°, 10° and 15° without wetting the surfaces. The effect of LAP coating on
mechanical strength was examined by abrasion test with sandpaper in different cycles and
characterized by Scanning electron microscope (SEM). In addition, mechanical strength, selfcleaning, frost delay, performance against chemical solutions, anti- bacterial and surface water
collection tests were performed. UV-Vis spectrometry was characterized to determine the
transparency of the surfaces. The effectiveness of these SLIPs coatings was examined by
applying them to different surfaces.
In this thesis study, extremely transparent, durable and slippery coatings were manufactured.
With the successful results obtained from the developed coatings, a new coating method that
is simple, anti- bacterial, durable, dirt-repellent and ice retardant and suitable for industrial
applications has been introduced to the literature.