Search

Yüzey kaplama işlemleri, malzemelere istenilen yüzey özelliklerinin kazandırılması için yoğun şekilde kullanılan ve geliştirilen bir konudur. Bu çalışmada, alüminyum yüzeyler üzerinde, daldırma kaplama yöntemi ile süperhidrofobik kaplamalar geliştirilmesi hedeflenmiş ve bu kapsamda deney koşulları deneysel tasarım yöntemlerinden biri olan Taguchi deney tasarım yöntemi ile de optimize edilmiştir. Deneysel tasarımda; zımpara, aşındırma ve modifikasyon olmak üzere 3 faktör belirlenmiş ve bu üç faktör için de 3 seviye belirlenerek, etki dereceleri ve birbirleri ile etkileşimleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda numune olarak 7 cm x 2 cm x 1,5 mm boyutlarındaki alüminyum plakalar kullanılmıştır. Deney numunelerinin zımpara işleminde 3 farklı zımpara kağıdı (400,600 ve 800' lük) kullanılmıştır. Aşındırma ve modifikasyon işlemleri iki farklı deneysel çalışma ile gerçekleştirilmiştir. Her iki çalışmada da Minitab 18 programı kullanılarak L9 ortogonal düzende 9 farklı deney yapılmıştır. Birinci deneysel çalışmada; zımparalama işlemi tamamlanmış numuneler 4 M’ lık hidroklorik asit (HCl) çözeltisine 2, 4 ve 6 dakika daldırılarak aşındırılmıştır. Modifikasyon işlemi için, aşındırılmış yüzeyler 0,01 M derişiminde dodesiltrietoksisilanın etanollü çözeltisine 8, 16 ve 24 saat daldırılarak bekletilmiştir. İkinci seri deneysel çalışmalarda ise; ardışık olarak baz + asit muamelesi ile aşındırma işlemleri yapılmıştır. Burada, zımparalanmış numuneler 1 M sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisine 10 dakika daldırılarak aşındırılmıştır. Ardından 20 ml H2O: 8 ml HCI: 1 ml CH3COOH oranındaki çözeltiye 3, 5 ve 10 dakika daldırılarak ikinci bir aşındırma işlemi yapılmıştır. Modifikasyon işleminde, aşındırılmış numunelere kütlece % 2’ lik palmitik asitin etanollü çözeltisi içinde 15, 30 ve 60 dk sürelerde daldırma işlemi uygulanmıştır. Elde edilen yüzeylerin süperhidrofobik özelliği, temas açı ölçüm cihazı ile belirlenmiş ve yüzey morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Temas açı sonuçlarına göre; her iki çalışmada da 150°’ nin üzerinde temas açıları elde edilmiş ve alüminyum yüzeylere süperhidrofobik özellik kazandırıldığı belirlenmiştir. SEM görüntülerinde ise; süperhidrofobik yüzeylerin pürüzlü yapıda olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre; uygulanan yöntemin, alümünyum yüzeyler üzerinde süperhidrofobik kaplamaların geliştirilmesinde kullanılabileceği belirlenmiştir. Surface coating processes are a subject that is used and developed extensively to give the desired surface properties to the materials. In this study, it was aimed to develop superhydrophobic coatings on aluminum surfaces with the dip coating method, and the experimental conditions were also optimized with the Taguchi experimental design method, which is one of the experimental design methods. In experimental design; 3 factors were determined as sanding, etching and modification, and 3 levels were determined for these 3 factors, and their degree of influence and interactions with each other were examined. Aluminum plates with dimensions of 7 cm x 2 cm x 1.5 mm were used as samples in the experimental studies. 3 different sandpapers (400, 600 and 800) were used in the sanding process of the samples. Etching and modification processes were carried out with 2 different experimental studies. In both studies, 9 different experiments were carried out in L9 orthogonal arrangement using Minitab 18 program. In the first experimental study; the sandede samples, were immersed in 4 M hydrochloric acid (HCl) solution for 2, 4 and 6 minutes and etched. For the modification, the etched surfaces were immersed in an ethanolic solution of dodecyltriethoxysilane at a concentration of 0.01 M for 8, 16 and 24 hours. In the second series of experimental studies; etching processes were carried out sequentially with base + acid treatment. Here, sanded samples were etched by 1 M sodium hydroxide (NaOH) solution for 10 minutes. Then, a second etching was carried out by immersing it in a solution of 20 ml distilled water (H2O): 8 ml HCl: 1 ml (acetic acid) CH3COOH for 3, 5 and 10 minutes. In the modification process, the etched samples were immersed in an ethanolic solution of 2 % by mass of palmitic acid for 15, 30 and 60 minutes. The superhydrophobic properties of the surfaces were determined with the contact angle measuring device and the surface morphologies were examined by Scanning Electron Microscope (SEM). According to the contact angle results; in both studies, contact angles of over 150° were obtained and aluminum surfaces were determined as superhydrophobic. In SEM images; the rough superhydrophobic surfaces were observed. According to the results; it has been determined that the applied method can be used in the development of superhydrophobic coatings on aluminum surfaces.

Bu çalışmada gıda endüstrisinde sıklıkla kullanılan paslanmaz çelik metal yüzeylerinin fonkiyonelleştirilmesi, hijyenik dizaynı destekleyici nitelikteki yapıların, gıdalarda bulunan polimerler, hidrofilik hidroksit, amin, karboksilik asit vb. gibi yüzeye tutunan grupları engelleyen organik-inorganik hibrit yüzeylerin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda sıcaklık, konsantrasyon ve reaksiyon süresi, yüzey modifikasyonu gibi parametrelerinin kontrolü ile Stöber metodu kullanarak nanoboyutta SiO2 nanopartiküllerinin üretilmesi gerçekleştirilmiştir. Bu nanopartiküller kullanılarak organik-inorganik hibrit kaplama sentezi gerçekleştirilmiş, aşınma çizilme, korozyon dayanımı testleriyle endüstriyel boyutta, hidrofobik-süperhidrofobik ve kendini temizleyebilen paslanmaz çelik metal yüzeyler elde edilmiştir. SiO2 nanopartikülleri, monodispers, boyutları istenildiği gibi kontrol edilebilen, yüzeyinde oktil grupları içeren bir yapıda yüksek sıcaklıklar veya ekstra soğutma yöntemi gerektirmeden hassas bir şekilde elde edilmiştir. Elde edilen nanopartiküllerlerin fiziksel ve kimyasal yapısını analiz için FT-IR, XPS, XRD, TGA analizleri partikül boyutları ve yüzey morfolojisini tanımlamak için SEM-EDX ve hassas analizler için atomik haritalama, yüzey kontak açısı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yüzeyi uzun oktil grupları ile modifiye olan SiO2 nanopartikülleri yüzey kaplamalarında kullanılarak kontak açılarının değişimi sağlanmıştır. Ayrıca ağ dönüştürücü FAS ve OCTEO ilavesi vasıtasıyla hidrofobik yüzeyler modüle edilmiştir. Hibrit kaplamalarda modifiye olmayan partiküllerin genellikle bu ağ dönüştürücüler ile birlikte kullanılması gerekliliği fomülize edilmiştir. Bu sayede organik yağlar, yağ-su karışımları veya fonksiyonel grup içeren gıdaların kirletme oluşturmayacağı nanomalzemeler üretilmiştir. In this study, it is aimed to create structures that support hygienic design by functionalizing stainless steel metal surfaces, which are frequently used in the food industry. It is aimed to produce organic-inorganic hybrid surfaces that prevent the functional groups attached to the surface such as polymers, hydrophilic hydroxide, amine, carboxylic acid in foods. In this context, nano-sized SiO2 nanoparticles were produced using Stöber method by controlling parameters such as temperature, concentration and reaction time, surface modification. Organic-inorganic hybrid coating synthesis was carried out using these nanoparticles, and industrial-sized, hydrophobic-superhydrophobic and self-cleaning stainless steel metal surfaces were obtained with wear, scratch and corrosion resistance tests. SiO2 nanoparticles were precisely obtained in a monodisperse structure with octyl groups on the surface as desired manner without high temperatures or extra cooling method. FT-IR, XPS, XRD, TGA analyzes were performed to analyze the physical and chemical structure of the obtained nanoparticles, SEM-EDX to define particle sizes and surface morphology, and atomic mapping and surface contact angle measurements for precise analysis. SiO2 nanoparticles, the surface of which was modified with long octyl groups, were used in surface coatings to change contact angles. In addition, hydrophobic surfaces were modulated by the addition of network converter FAS and OCTEO. The necessity of using unmodified particles in hybrid coatings generally with these network converters has been formulated. In this way, nanomaterials were produced in which organic oils, oil-water mixtures or functional groups in foods would not cause contamination on the surface.

Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemi (PECVD) polimerik ince filmlerin değişik yüzeylerde büyütülmesi, yüksek kaliteli filmlerin son derece düşük enerji ile üretilebilmesine olanak sağlaması bakımından son yıllarda polimer kaplama tekniği olarak önem kazanmıştır. Bu çalışmada, PECVD yöntemi ile silikon tabaka ve pamuklu kumaş yüzeylerine poli (2,2,3,4,4,4-Hekzaflorobutil akri-lat-co-Glisidil metakrilat) nanokaplamaları yapılmıştır. Çalışmada polimerizasyon tepkimeleri için gerekli enerji 13.56 Mhz radyo frekanslı (RF) indüktif eşleşmeli bir plazma reaktör kullanılarak elde edilmiştir. Kaplama sırasında vakum altında tutulan PECVD reaktörüne (2,2,3,4,4,4-Hekzaflorobutil akrilat) (HFBA) monomer buharı ve Glisidil metakrilat (GMA) monomer buharı gönderilerek monomer molekülleri RF güç kaynağı kullanılarak oluşturulan plazma ile silikon tabaka ve pamuk kumaş üzerine ince film şeklinde biriktirilmiştir. PGMA epoksi işlevselliği nedeniyle çeşitli uygulamalar için arzu edilen bir malzemedir. Düşük yüzey enerjili HFBA ile kopolimeri yapılarak mekanik dayanımı yüksek süper su itici (süperhidrofobik) yüzeyler oluşturulmuştur. Kaplanan yüzeylerin kimyasal ve morfolojik özelliklerini belirlemek için karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Kaplamaların kimyasal analizi için FTIR ve XPS teknikleri kullanılıp analizler sonucunda düşük plazma güçlerinde yapılan kaplamalarda monomerlerin fonksiyonel gruplarını kaybetmediği görülmüştür. Yapılan FTIR analizleri sonucunda kopolimerin epoksi işlevselliğinin, reaktöre giren GMA monomerinin artmasıyla birlikte arttığı gözlemlenmiştir. Ku-maş üzerine yapılan kaplamaların fiziksel yapısı SEM analizi ile incelenmiştir. Yapılan analizler sonu-cunda kumaşların nefes alıp-verme özelliğini koruduğu, dokusunun ve yapısının bozulmadığı görülmüş-tür. Kumaş yüzeylerinin su temas açıları ultrasonifikasyon testi öncesi ve sonrası ölçülmüş ve yüzeylerin süperhidrofobik özelliklerini zorlu ultrasonifikasyon testi sonrasında bile koruduğu gözlemlenmiştir. Su temas açısı sonuçlarına göre P(HFBA-co-GMA) ile kaplanan filmlerin temas açılarının 150°'den daha fazla süperhidrofobik yüzeyler olduğu görülmüştür. Polimer filmlerinin mekanik özelliklerini tespit etmek amacıyla nano indentasyon analizi yapılmıştır. Yapılan test sonucunda epoksi yüzdesi arttıkça me-kanik dayanımın arttığı gözlemlenmiştir. Kaplama kalınlıkları profilometre kullanılarak ölçülmüş, 5.7 sccm GMA akış hızı, 60° taban sıcaklığı, 5 W plazma gücü ve 200 mtorr reaktör basıncı koşullarında kaplanan P(HFBA-co-GMA) filmlerin 84 nm/dk kaplama hızı ile kaplandığı tespit edilmiştir., As it provides opportunity for making polymeric thin films on different surfaces and producing high-quality films by using a low energy input, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) has recently gained importance as a polymer coating method. In this study, polymeric nano-coatings has been deposited on silicon and cotton fabric surfaces with PECVD method. In this study, the energy which is necessary for polymerisation reactions was supplied by using an inductively coupled plasma reactor with 13.56 MHz radio frequency source. Because of its epoxy functionality poly(glycidyl methacrylate) (PGMA) is a desired material for various applications. By making its copolymers with 2,2,3,4,4,4 hex-afluoro butyl acrylate (HFBA), which is a low surface energy monomer, super hydrophobic thin films having a high mechanical endurance have been deposited. In order to investigate the chemical and mor-phological properties of as deposited films characterization studies were carried out. Chemical structures of the coatings were studied using FTIR and XPS methods, and it was observed that monomers do not lose their functional groups at low applied plasma powers. FTIR analysis also showed that epoxy func-tionally of the copolymer films increased with increasing GMA flowrate in the reactor. Morphological structure of the cotton fabric surfaces has been analyzed with SEM. It was observed that, the fabric reatined its breathability and after coating procedure the structure of the fabric surfaces was not changed. The wettability of fabric surfaces has been analyzed before and after ultrasonication test and it has been revealed that epoxy functionality increases the mechanical endurance and surfaces maintained their super hydrophobicity even after harsh ultrasonication process. According to contact angle measurements, P(HFBA-co-GMA) coated fabric surfaces are superhydrophobic with a water contact angle greater than 150°. Nanoindentation test was also performed to measure the mechanical properties of the PECVD coatings. It was observed that the mechanical properties of the as-deposited films increased with increasing epoxy functionality. The coating thicknesses were measured using a profiler, and a deposition rate of 84 nm/min was observed for the deposits obtained at 5.7 sccm GMA flow rate, 60° substrate temperature, 5 W plasma power and 200 mtorr pressure., Bu tez çalışması Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından 14201066 nolu proje ile desteklenmiştir