Cam yüzeyinin hidrofobik özelliğinin fiziksel ve kimyasal modifikasyon yoluyla iyileştirilmesi
Enhancing hydrophobic features of glass surfaces by physical and chemical modification
Yazar: YİĞİTALP OKUMUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKTUĞ GÜNKAYA
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Cam Yüzeyi, su ve su buharına karşı duyarlıdır. Camın yapısında az miktarlarda CO2, SO2, O2 ve N2 molekülleri ile birlikte bağlı olan su, yüzeyinde ise hidroksil grupları ile adsorbe olmuş su molekülleri bulunmaktadır. Hidrofobik cam yüzeyleri birçok farklı alanda araştırma konusudur. Düşük yüzey enerjili bir yüzeyde hiyerarşik pürüz oluşturmak gibi fiziksel değişimler yoluyla yüzey kimyası olarak hidrofobik özellik gösteren yüzeyler süperhidrofobik hale gelebilmektedi. Bunun yanında pürüzlü bir yüzeyin, yüzey enerjisi düşük bir malzeme ile kaplanması da süperhidrofobik yüzeylerin üretiminde kullanılan bir metottur.
Bu çalışma kapsamında iki aşamalı sol-jel süreci ile üretilen cam nanotozları, cam altlıkların yüzeyine püskürtmeli kaplama yöntemiyle kaplanmıştır. Tack Fusion işlemiyle cam tozlarının yüzeye tutunması sağlanarak cam altlık yüzeyinde, pürüzlülük oluşturulmuştur. Hazırlanan pürüzlü yüzey, yüzey serbest enerjisini düşürecek farklı tipte silan kimyasallarıyla kaplanarak su temas açısının artışı gözlenmiştir. FAS-TEOS kimyasalları bir arada kullanılarak 130-140° aralığında su temas açısı elde edilmiştir. Üretilen yüzeylerin çevresel etkilere karşı dayanımı incelenmiştir. Dış etkilere dayanıklı hidrofobik yüzeyler, camın optik geçirgenliğindeki düşüş sınırlı tutularak esnek ve basit süreçli bir yöntem ile başarılı bir şekilde üretilmiştir.

Abstract:
Glass surfaces are susceptible to water and water vapour. Water could exist in glass structure as bonded with CO2, SO2, O2 and N2 molecules with slight amount and adsorped by hydroxyl groups on surface. Hydrophobic glass surfaces are the subject of research in many different fields. Surfaces possesses hydrophobic feature hence the surface chemistry can become hydrophobic via phsycal changes as generating hierarchical roughness. On the other hand, coating of roughened surfaces with a material that has low surface energy is another method for obtaining superhydrophobic surfaces.
In this study, glass nanopowders synthesized by two-stage sol-gel process were coated on the surfaces of glass substrates by using spray coating technique. Tack Fusion process was used to provide the adhesion between substrates and coated particles and a continuous surface roughness was formed on glass. Prepared rough surfaces were modified with a variaty of silane solutions to reduce the surface free energy. Water contact angle in the range of 130-140 ° was obtained by using a combination of FAS and TEOS chemicals. The resistance of the produced surfaces to environmental effects has been investigated. Hydrophobic surfaces, resistant to external influences, have been successfully produced by a flexible and simple process method, with a limited decrease in the optical transmission of the glass.