Silika nanoparçacıklar kullanılarak süperhidrofobik yüzey üretimi

Abstract

Bu araştırmada silika nanoparçacıklardan polidimetilsiloksan (PDMS), politetrafloroetilen (PTFE) ve vernik gibi farklı polimerler kullanılarak, mikrodalga plazma kaplama yöntemi ile süperhidrofobik yüzey elde edilmiştir. Bu yöntemle cam alt-tabaka üzerinde hızlı ve kolay bir şekilde süperhidrofobik yüzeyler üretmeyi başarılmıştır. PTFE reaksiyonu, mikrodalga argon plazması içinde, PDMS ve verniğe kıyasla daha süperhidrofobik bir yüzey oluşturmuş, 160°'den daha fazla temas açısı elde edilmiştir.Silika nanoparçacıklarin kümelenmesi için çeşitli çözeltiler kullanılmış ve en uygun çözelti ile cam üzerinde farklı dönuş hızılarında spin kaplama işlemi ile silika nanaoparpacıkları kaplanmıştır. Daha sonra polimerler ve vernik ile, elde edilen pürüzlü yüzeyin üzerine kaplanmıştır. Kaplanmış malzemelerin kimyasal hidrofobik özellikleri pürüzlü yüzeyin süperhidrofobikleşmesine sebep olduğu gözlenmiştir. Mikrodalga plazma da, reaksiyon kaplama süresi 5 saniye ve pürüzlülük elde etmek için silika nanoparçacıkların optimum miktarı 0.5 mg olarak tespit edilmiştir. Yüzeylerin mikrodalga plazma işlemi ile elde edilen süperhidrofobisite özellikleri, mikrodalga plazma öncesi ve sonrası ayrı ayrı ölçümleri alınarak değerlendirilmiştir. SiO2 nanoparçacık agrega içeren pürüzlü yapıların ve kaplanmış malzemelerin karakterizasyon incelemeleri için taramalı elektron mikroskop (SEM) ve temas açıölçümü için temas açısı gonyometre kullanılmıştır.

In this research we studied the new method to fabricate a superhydrophobic surface by using Silica nanoparticles and different polymers such as Polydimethylsiloxane (PDMS), Polytetrafluoroethylene (PTFE) and Varnish as a precursor by microwave plasma coating technique. We fabricated a superhydrophobic surface during a fast and simple process on glass substrate. It is found that the reaction of PTFE in microwave argon plasma, yields a superhydrophobic surface with contact angle of 165° which is more than the contact angle of PDMS and Varnish.Silica nanoparticles aggregation was investigated in different organic solvents and the best solution with the optimum amount was deposited on the glass substrate by spin coating method in various rotation speed. The polymers and resin were deposited on the created rough surface. The chemical hydrophobic nature of the coated materials is the reason of superhydrophobic of the surface. The reaction time of coating by MV plasma was 5 s and the optimum amount of Silica nanoparticles used in creating roughness was 0.5 mg. The superhydrophobicity of each surface was measured before and after microwave plasma treatment. Characterization study of the rough structures including SiO2 nanoparticle aggregates and coated materials were carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM) and contact angle (CA) by contact angle goniometer with deionized water at ambient temperature.