Cam yüzeyler için fonksiyonel yüzey kaplama materyallerinin hazırlanması ve geliştirilmesi

Yüzey özellikleri bir materyalin görüntüsünü ve kullanım alanını etkileyen önemli ölçütlerdendir. Materyallerin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi hem görünüm hem de kullanım amaçları yönünden çeşitli avantajlar sağlayabilmektedir. Yüzeylerin ıslanabilirliğinin önemi ise yapılan çalışmalarda karşımıza çıkmaktadır. Bu durum yüzeyin hidrofobik özellik taşıyıp taşımaması ile ilişkilendirilmektedir. Hidrofobi kimya literatüründe sudan kaçış olarak tanımlanmaktadır. Bu özellik doğada da bazı bitki ve hayvanlarda görülmektedir, örnegin süperhidrofobik yaprak yüzeyi olan nilüfer çiçeği bataklıklarda yaşamasına rağmen her zaman temiz kalan bir bitkidir. Hidrofobik yüzey apolar özelliğe sahiptir. Bu nedenle yüzeye düşen su damlaları yüzey ile arasında hidrojen bağları oluşturmaz, bunun yerine su molerkülleri birbirlerine bağlanırlar. Su damlaları yüzeyden kayarken kirleri de beraberinde sürükler. Bu da yüzeye kendini temizleme özelliği özelliği sağlar. Nilüfer çiçeği bu sayede yüzeyini temiz tutarak fotosentez için gerekli olan güneş ışınlarından en üst seviyede yararlanabilmektedir. Kendini temizleme özelliği lotus etkisi olarak anılır. Nilüfer çiçeğinin bu özelliği yeni fikirlerin ortaya çıkmasına ve biyomimetik çalışmalarının başlamasına neden olmuştur. Bu çalışmada alüminyum ve cam yüzeylere sol-jel metodu ve polidimetilsiloksan (PDMS) silika metodu ile hazırlanan kaplama formulasyonları ile kaplanarak hidrofobik özellik kazandırılmıştır. Yüzey pürüzlülüğünü arttırmak için alüminyum ve cam yüzeylere kaplamadan önce kimyasal aşındırma uygulanmıştır. Kimyasal aşındırma asitli bir çözelti kullanılarak yapılmıştır. Sol-jel yöntemi ile yapılan kaplamalarda, kaplama çözeltileri floroalkilsilanlar ve alkoksisilanlar kullanılmıştır. Nilüfer çiçeğinin yüzeyi gibi dayanıklı ve pürüzlülüğü arttılırılmış yüzey morforlojisi oluşturmak amacı ile farklı alkoksisilanlar kullanılmıştır. Hazırlanan kaplama çözeltileri alüminyum ve cam yüzeylere spin ve sprey kaplama yöntemi ile kaplanmıştır. Kaplama formulasyonları değiştirilerek kaplanmış alüminyum ve cam yüzeylerin hidrofobik özelliği temas açısı ölçümleri yapılarak incelenmiştir. Bununla beraber kaplama formulasyonu ve proses parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Aluminyum yüzeylerin buzlanmasını engellemek için yüzeylere süperhidrofobik özellik kazandırılmıştır. Bu amaçla sonkatı floroalkilsilan ile kaplanmış PDMS-Silika nanokompozit kaplamalar oluşturulmuştur. Bu kaplamalar alüminyum yüzeylere spin ve sprey kaplama metodları ile uygulanmıştır. Kaplanan yüzeyler kürlenerek kaplamanın kalıcılığı ve tetkinliği arttırılmıştır. FAS'ın düşük yüzey enerjisi ve silika nanopartiküllerinin rastgele dağılımı sayesinde yüzeylerin hidrofobik özelliği arttırılmıştır. Silika türü, FAS türü ve kürleme şartları değiştirilerek bu parametrelerin etkisi araştırılmıştır. Kaplamaların kimyasal bileşimleri FTIR analizi ile yüzey morfolojileri ise SEM ve AFM kullanılarak incelenmiştir. Kaplanmış alüminyum ve cam yüzeylerin hidrofobik özelliği su temas açısı ölçülerek değerlendirilmiştir. Aluminyum yüzeyde oluşturulan buzlanma karşıtı kaplama, kaplanmış ve kaplanmamış buzdolabı evaporatörünün gerçek çalışma koşulları oluşturularak, kontrollü ortamda test edilmiştir. Test sonuçları PDMS-Silika+FAS nanokompozit kaplama ile kaplanmış evaporatörün buzlanmasının azaldığını ve buzlanmanın geciktiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Hidrofobik yüzey kaplamaları, süperhidrofobik yüzey, lotus etkisi, sol-jel yöntemi, nano-kompozit kaplama, polidimetilsiloksan