Organically modified silica nanostructures based functional coatings for practical applications

Son yıllarda, süperhidrofobik yüzeyler biyolojiden endüstriye kadar potansiyel geniş kullanım alanlardan dolayı çok fazla dikkat çekmektedir. Her ne kadar bu yüzeylerin tasarım ve üretiminde kayda değer gelişme kaydedilmiş olsa da, hala bu süperhidrofobik kaplamaların günlük hayatta kullanımının önünde dış basınca karşı dayanıksızlık, özelliklerini uzun süre koruyamama, yüzeyin ıslanma özelliğinin tam olarak kontrol edilememesi ve üretim yöntemlerinin pahalı olması gibi problemler vardır. Bu kapsamda, bu tez bahsedilen problemlerin çözümü için organik olarak modifiye edilmiş silika yüzeyler ile basit çözümler aramaktadır. Öncelikle, şeffaf süperhidrofobik kaplamalarda Cassie durumunun basınca dayanıklılığı, tek katmanlı mikro-gözenekli kaplamaların, çift katmanlı mikro/nano-gözenekli kaplamalar ile kıyaslanması ile incelenmiştir. Kaplamaların dayanıklılığı, damlacık-kaplama ara yüzünde binlerce Paskal basınç oluşturulan damlacık sıkıştırma ve buharlaştırma deneyleri ile incelenmiştir. Tek katmanlı mikro-gözenekli kaplamalar artan basınç ile aşama aşama Wenzel durumuna geçmiştir. Mikro/nano-gözenekli kaplamalar ise Wenzel geçişi öncesinde çok daha yüksek basınçlara dayanmıştır. Bu çift katmanlı kaplamaların basınca karşı dayanıklılığı, doğal süperhidrofobik yüzeyler için iyi bilinen örneklerden olan Lotus bitkisi yapraklarından dahi daha iyi düzeydedir. Ormosil kaplamalar aynı zamanda basit yöntemlerde çok miktarlarda üretilebilmektedir ve süperhidrofobik özelliklerini oda koşullarında aylarca koruyabilmektedir. Bir sonraki aşamada süperhidrofobik ormosil yüzeyler üzerinde hidrofilik yapılar oluşturulabilmesi için basit bir yöntem geliştirilmiştir. Süperhidrofobik yüzeylerin önceden belirlenen alanlarında Morötesi/Ozon (UV/O) uygulanarak bu alanların yüzey morfolojisinde herhangi bir değişik olmadan hidrofilik özelliğe sahip olması sağlanmıştır. Bu yüzeylerin ne kadar ıslanabilir olduğu UV/O uygulamasının süresine göre tam olarak istendiği düzeyde ayarlanabilmektedir ve su temas açıları neredeyse 0º olan ıslanabilir noktalar elde edilebilmektedir. Ayrıca bu ıslanabilir noktalar ile yüzeye seçici ve kontrollü biçimde protein ve bakterilerin bağlanabildiği gösterilmiştir ki bu süperhidrofobik yüzeylerin biyolojik uygulamaları için önem taşımaktadır.