Sol-jel yöntemi ile süperhidrofobik kaplama üretimi

Süperhidrofobik kaplamalar günümüzde güneş panellerinde, korozyon korumasında, buz fobiklik, buğu önleyici vb. alanlarda kullanılmaktadır. Yüzey pürüzlülüğün artması sonucu sıvı damlacıkları yüzeyin üzerinde kayar ve tozları yüzeyden zahmetsizce temizler. Bunun en büyük örneği güneş panelleridir. Süperhidrofobik yüzey sayesinde panellerin üzerindeki tozlar su yardımıyla temizlenir. Bir yüzeyin süperhidrofobik olması için 150 °'nin üzerinde bir temas açısına gerek duyulmaktadır. Normal bir yüzey ile süperhidrofobik bir yüzey arasındaki fark, süperhidrofobik yüzeyde hava cepleri olmasıdır ve damlaların bu ceplerin üzerinde kayması sonucu oluşur. Sol-jel yöntemi; metal kaynağının uygun bir alkol içinde çözünmesi ve daha sonra su ve asit ilave ederek önce sıvı ve akışkan 'sol', daha sonra hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonları ile yaşlanarak kıvamlı 'jel' yapısı oluşturmasına verilen isimdir. Sol-jel yöntemi yedi adımdan oluşur. İlk aşama karışma aşamasıdır. Bu aşama da uygun pH ortamında malzemeler karıştırılır. İkinci adım dökümdür. Bu aşamada sıvı sol bir kalıba dökülür. Üçüncü adım jelleşmedir. Sol içinde çapraz bağlanmalar meydana gelir ve buda solün viskozitesinin artmasına sebep olur. Dördüncü adım yaşlanmadır. Bu aşamada polikondenzasyon reaksiyonları devam eder ve jelin dayanıklılığı artar. Beşinci adım kurutmadır. Bu aşamada sıvı gözeneklerden uzaklaştırılır. Eğer dikkatli olunmazsa jelde çatlaklar olabilir. Altıncı adım dehidrasyon. Bu aşamada jelin içindeki -OH moekülleri uzaklaştırılır. Yedinci ve son adım ise yoğunlaşmadır. Bu aşamada yüksek sıcaklıklara çıkılır ve yüzey yapısı değiştirilir. Sol-jel yüzeylere iki şekilde uygulanır. İlk yöntem daldırma kaplama yöntemidir. Bu yöntemde kaplanacak malzeme jelin içine daldırılır ve sonra yavaşça çekilir. Çekilme esnasında üst tarafta bulunan jel kütlesi yerçekimi etkisiyle süzülerek aşağı düşer. Daha sonra ise kurutma işlemi yapılarak bu süreç bitirilir. İkinci adım ise döndürme kaplamadır. Bu yöntemde malzeme döndürülmek üzere bir cihaza konulur. Malzeme yüksek hızlarda dönerken üstüne sol-jel dökülür. Yüksek hızda döndürüldüğü için üstündeki artık jel ayrılır ve malzeme yüzeyinde ince bir film olarak kalır. Daha sonra kurutma işlemine yollanarak süreç tamamlanır. Sol-jel bir çok alanda kullanılır. Kaplama olarak güneş panellerinin yüzeyinde yansıma önleyici olarak ve fotokromik gözlüklerde kullanılır. Elektrokromik olarak akıllı camlarda kullanılır. Ayrıca korozyon korumasında ve toz olarak da kullanılır. Bu çalışmada süperhidrofobik yüzey üretimi yapılmıştır. Üretim yöntemi olarak sol-jel yöntemi kullanılmıştır. Güneş panelini temsil etmesi için soda-kireç camı kullanılmıştır. Ana malzeme ise titanyum kullanılmıştır. Süperhidrofobik malzeme olarak stearik asit kullanılmıştır. Örneklerin yarısı önce sol-jel kaplanarak, daha sonra stearik asit kaplanmıştır. Diğer yarısı ise sadece stearik asit ile kaplanmıştır. Analiz olarak yüzey açısı ölçümü, yüzey pürüzlülüğü, UV ölçümü, Raman, XRD, FTIR, SEM ve EDS analizleri uygulanmıştır.