Nanokompozit süperhidrofobik yüzey sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Nanoteknoloji; nanometre ölçeğindeki partiküllerin fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkileşimlerinin anlaşılması, kontrolü ve fonksiyonel materyallerin, cihazların ve sistemlerin üretilmesi ve geliştirilmesi ile ilgilenir.Süperhidrofobik yüzeyler nanoteknolojinin bir uygulamasıdır ve bu konuda yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Su damlasının üzerinde 1500'den büyük açı yaptığı yüzeyler süperhidrofobik olarak adlandırılır. Bir yüzeyin süperhidrofobik özellik gösterebilmesi için hem üzerinde mikrometre mertebesinde pürüzlülüğe sahip olması hem de doğal olarak hidrofobik olan bir malzemeden hazırlanmış olması gerekir.Yapılan çalışmada süperhidrofobik özellikte olan polimer-nano parçacık nanokompozit yüzeyler üzerinde çalışıldı. Az hidrofobik amorf bir polimer olan polistiren ve değişen kütle yüzdelerinde silika nano-tanecikleri kullanılarak nanokompozit kaplamalar hazırlandı. Kurutma sıcaklığı ve silika kütle oranının yüzeyin pürüzlülüğüne ve kimyasal içeriğine etkisi incelendi. Nanokompozit yüzeylerin karakterizasyonu için temas açı ölçer, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını fotoelektron spektroskobu (XPS) kullanıldı.DSA100 cihazı kullanılarak yüzey üzerindeki temas açısı ölçüldü, SEM analizleri ile yüzeyin morfolojik özellikleri incelendi ve XPS analizleri ile nanokompozit yüzeyin kimyasal içeriği araştırıldı.Yapılan çalışma sonucunda 160 oC kurutma sıcaklığında hazırlanan 0,3g silika içeren polistiren kaplamaların en iyi sonuçları verdiği belirlendi. Buna göre en yüksek temas açısı değeri 160 oC'ta hazırlanmış 0,3g silikalı polistiren kaplamalarda 155,6o olarak bulundu.

Nanotechnology deals with understanding and controlling physical, chemical and biological interactions and production and development of functional materials, devices and systems.Superhydrophobic surface is one of the applications of nanotechnology and intensive researches have been done in this subject. A surface has water contact angle higher than 1500 is named as a superhydrophobic surface. To exhibit superhydrophobic feature, a surface should have both micron scale roughness and inherently should have been prepared by a hydrophobic material.In this study, polymer-nanoparticle superhydrophobic nanocomposite coatings were studied. Nanocomposite coatings were prepared by using slightly hydrophobic amorphous polystyrene and silica nanoparticles at varying mass percentages. Effects of drying temperature and mass percentage of silica on the roughness and chemical composition of the surface were investigated. Contact angle meter, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used for characterization of nanocomposites surfaces.Contact angle on the surface was measured by using DSA100 goniometer, and morphological properties of surface were analyzed with SEM and surface chemical composition was investigated with XPS.At the end of the study PS coatings which have 0,3 g silica and prepared drying temperature at 160 oC gave the best results. Accordingly, the highest contact angle was found 155,6o which is belonged to PS coating with 0,3g silica at 160 oC dring temperature.