Nano partikül yüzey kaplama

Katı yüzeylerin ıslanma davranışı malzeme bilimi ve temel araştırmalar için oldukça önemli bir konudur. Pek çok potansiyel uygulama alanına sahip olmasından dolayı, son yıllarda bu konu üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır.Katı yüzeylerin ıslanabilirliği temas açısı (TA) ile tanımlanır. Eğer yüzeyin su ile yaptığı temas açısı 90°'den büyük 150°'den küçükse yüzey hidrofobiktir. Temas açısı değeri 150° ile 180° arasında olan yüzeyler ise süperhidrofobik olarak adlandırılır. Süperhidrofobik yüzeylerin elde edilebilmesi için hem yüzey pürüzlülüğünün artması hem de yüzey enerjisinin azaltılması gerekir. Pürüzlülük olmadan elde edilebilecek en yüksek temas açısı değeri genellikle 120°'nin üzerine çıkmamaktadır. Bu nedenle süperhidrofobik özellik için yüksek pürüzlülüğe ihtiyaç vardır. Yüksek yüzey pürüzlülüğünün elde edilmesi nano boyutlu parçacıklar ile sağlanır.Yapılan çalışmada, hidrofilik özellikteki nano boyutlu silisyum dioksit (SiO2) ve polistiren (PS) kullanılarak nanokompozit yüzeyler hazırlandı. Süperhidrofobik özellikli yüzeylerin hazırlanmasında sıklıkla kullanılan polistireni çözmek için; tetrahidrofuran (THF) ve N,N dimetilformamit (DMF) kullanıldı. Cam ve bakır yüzeyler üzerine hazırlanan kaplamalarda pürüzlülüğün yüzeylerin ıslanma davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi amacıyla değişen kütlesel oranlarda silisyum dioksit kullanıldı. Ayrıca farklı kurutma sıcaklıklarının kaplamalar üzerindeki etkisi incelendi.Hazırlanan yüzeylerin mikroyapısının incelenmesi amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı. Temas açısı ölçümleri ise DSA100 temas açısı ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirildi. Cam üzerine hazırlanan yüzeylerin kimyasal bileşimi X-ışını fotoelektron spektroskopu (XPS) ile incelendi.Gerçekleştirilen çalışma sonucunda çözücü olarak THF ve kaplama alt yüzeyi olarak camın kullanıldığı durumda süperhidrofobik özellikli yüzey elde edilmiştir. Ölçülen en yüksek temas açısı değeri (153,6°), 0,2g SiO2 içeren kaplamalarda 140 °C kurutma sıcaklığında sağlanmıştır. Bakır yüzeyler için elde edilen en yüksek temas açısı 141,0°'dır. Çözücü olarak DMF'nin kullanıldığı cam üzerine hazırlanan kaplamalarda ise en yüksek temas açısı değeri 137,9° olarak ölçülmüştür.