TR201808256T4 - Buzlanmayan yüzeyler ve bunların imalatına yönelik usul. - Google Patents

Abstract

Buzlanmayan yüzeyler ve böylesi yüzeylerin imalatına yönelik usuller tarif edilmektedir. Buzlanmayan yüzeyler buz birikmesini azaltmakta, buhar yoğuşmasını engellemekte ve buzla katı bir alt katmanın arasındaki yapışma kuvvetini azaltmaktadır. Yüzeyler, süper hidrofobik özelliklerin aygıt imalatı sırasında veya sonrasında sağlanabildiği aygıtlarda kullanılan parçaların üzerinde olabilmektedir. Süper hidrofobik özellikler, böylesi yüzeylerde oluşturulan alüminyum oksit kümeleri sayesinde oluşmaktadır.

Description

TARIFNAME BUZLANMAYAN YÜZEYLER VE BUNLARIN IMALATINA YÖNELIK USUL Bulusun Alani Mevcut bulus, buzlanmayan bir yüzeye ve söz konusu yüzeyin yapimina yönelik bir usule iliskindir. Daha özellikle, mevcut bulus, aygitlara yönelik, donma kosullarina maruz birakildiginda buz birikmesini önleyen ve buhar yogusmasina direnç gösteren buzlanmayan bir yüzeye iliskindir. Yüzey, en az bir elektrokimyasal oksitleme asamasini ve bir asindirma veya kaplama asamasini içeren bir islem araciligiyla üretilmis alüminyum oksit nano kümelerini içermektedir.

Bulusla Ilgili Bilinen Hususlar Dondurucular gibi aygitlarin iç yüzeylerinde buz olusmasi/yapismasi, özellikle satin alma noktasi satislarinda kullanilan dondurucularda olmak üzere, sorunlara yol açabilmektedir. Buz birikmesi (bir dondurucuya nem içeren daha sicak havanin girmesi sonucunda), bir dondurucunun randimanini düsürebilmekte ve dondurucunun bölmelerinde gida depolama için daha az yer kalmasina sebep olabilmektedir.

Satin alma noktasi uygulamalarina yönelik olarak kullanilan ticari dondurucularda, buz birikmesi tüketici için çok itici bir görüntü yaratmakta ve satilmakta olan ürünün görünümünü ve sunumunu siklikla olumsuz etkilemektedir. Aslinda, dondurucularin içerisindeki buz birikmesi, dondurma, et ve/veya dondurulmus sebze gibi ürünleri örtebilmekte veya saklayabilmekte, bu da, ürünün tüketici tarafindan seçilmemesine ve siklikla, satilmadan önce bozulmasina yo açmaktadir.

Bazi dondurucularin buz çözme islemi için hizmet disi birakilmasi gerekmektedir.

Buzlanmayan diger dondurucularda buzu eritmeye yönelik isitma ögeleri bulunmakta olup, eritilen buz, su olarak veya buz birikmesine yol açtigi bilinen nemle yüklü havanin giderilmesi amaciyla dondurucunun gida bölmesinin içerisinden üIlenen hava olarak toplanmaktadir.

Yine baska aygitlarda, donma kosullarinda buz birikmesiyle ilgili sorunlar mevcuttur. Donma kosullari altinda islev göremeyebilen aygit türlerinin baskaca örnekleri arasinda uçaklar, otomobiller, kilitleme mekanizmalarinin yani sira elektronik salterler bulunmaktadir.

Asiri enerji tüketimi ve yüksek maliyet birçok buz çözme mekanizmasina iliskin sorun teskil etmektedir. Ayrica, dondurucular gibi aygitlarin içerisindeki gida bölmelerinin sicaklik derecelerinin düsürülmesi tipik olarak gida ürün kalitesinden kaçinilmaz olarak ödün verilmesine yol açmaktadir.

Donma kosullarinda buz birikmesi yapmayan ve yogusmayi çekmeyen yüzeylerin olusturulmasina yönelik giderek artan bir ilgi mevcuttur. Gida depolaina bölmelerinin içerisinde buz biriktirmeyen dondurucularin, özellikle de, böylesi bölmeleri isitmak üzere ek enerji gerektirmeyen mekanizmalar kullanilarak gelistirilmesine yönelik özellikle tercih edilen bir ilgi de bulunmaktadir. Ayrica, buz giderme yetileri zayif olan veya hiç olmayan aygitlarin, karmasik isitma sistemlerine veya baska elektrik sistemlerine bel baglamaksizin buz tutmayan aygitlara dönüstürmeye yönelik bir istek de mevcuttur. Dolayisiyla, bu bulus, daha az buz birikmesi yapan ve buhar yogusmasina direnç gösteren bir yüzeye ve söz konusu yüzeyin yapimina yönelik usule iliskindir. Yüzey tipik olarak, aygitin imalati sirasinda veya sonrasinda isleme tabi tutulabilen parçalardan veya panolardan hazirlanmakta olup, burada parçalar veya panolar, en az bir elektrokimyasal oksitleme asamasini ve bir asindirma veya kaplama asamasini içeren bir islem araciligiyla üretilmis alüminyum oksit nano kümelerini içermektedir.

Ek Bilgiler Buzlanmayan dondurucularin yapimina iliskin çabalar belgelenmistir. 4.513.579 sayili ABD Patentinde, nemi emen yenilenebilir bir filtresi bulunan bir dondurucu tarif edilmektedir.

Buz yapismasini azaltmaya yönelik baska çabalar da belgelenmistir. 7.087.876 sayili ABD Patentinde, ara yüzey buzunun elektrotlarla ve bir AC güç kaynagiyla eritilmesine yönelik bir sistem tarif edilmektedir.

Buz çözme islevlerine sahip dondurucularin yapimina yönelik baska çabalar da belgelenmistir. 7.320.226 sayili ABD Patentinde, bir sogutma yüzeyini isitmaya ve buzunu çözmeye yönelik bir isitma aygiti bulunan bir dondurucu tarif edilmektedir.

Yukaridaki ek bilgilerin hiçbirinde, aygitin imalati sirasinda veya sonrasinda hazirlanmis, buzlanmama özellikleri olan, elektrokimyasal bir oksitleme asamasini ve bir asindirma veya kaplama asamasini kapsayan bir islem vasitasiyla üretilmis alüminyum oksit nano kümelerini içeren bir yüzey tarif edilmemektedir.

Bulusun Özeti Bir ilk yönde, mevcut bulus buzlanmayan bir yüzeye iliskin olup, burada yüzey süper hidrofobiktir ve alüminyum oksit nano kümelerini içermektedir, burada, nano küme 800 nm ila 15 um genisliginde ve 700 nm ila 10 um yüksekligindedir ve piramit seklindedir.

Ikinci bir yönde, mevcut bulus buzlanmayan bir yüzeyin yapimina yönelik bir usule iliskin olup, usul asagidaki asamalari içermektedir: - yeni bir aygita monte edilmeye uygun veya mevcut bir aygittan alinmis alüminyum içeren bir parçanin saglanmasi; - alüminyum içeren parçanin, üzerinde olusturulmus bir anodik alüminyum oksit katmanini içeren bir parça olusturmak üzere etkili bir süre boyunca en az bir elektrokimyasal oksitleme asamasina tabi tutulmasi; - üzerinde anodik alüminyum oksit katmani içeren parçanin, alüminyum oksit içeren süper hidrofobik bir parça üretmek üzere bir asindirma asamasina veya bir kaplama asamasina tabi yüksekligindedir ve piramit seklindedir; - süper hidrofobik parçanin yeni veya mevcut aygita monte edilmesi.

Mevcut bulusun tüm diger yönleri, asagidaki detayli tarif ve örnekler göz önüne alindiginda daha kolaylikla anlasilacaktir.

Alüminyum oksit “AlgOg, anlaminda kullanilmaktadir. Anodik alüminyum oksit, bir elektrokimyasal oksitleme asamasinda bir alüminyum parçanin üzerinde, alüminyum içeren parça kullanilarak olusturulmus alüminyum oksit katmanidir. Süper hidrofobik, burada kullanildigi haliyle, suya karsi en az 145° bir temas açisi olmasi anlamina gelmektedir.

Buzlanmayan, burada kullanildigi haliyle, buz birikmesinde bir azalma, buzla bir yüzeyin arasindaki yapisma kuvvetinde azalma, bunun yani sira da, bir yüzeyde buhar yogusmasi çekiminde bir azalma saglayan süper hidrofobik bir yüzey anlamindadir. Nano küme, piramit seklinde bir alüminyum oksit yigini anlamina gelmekte olup, burada nano küme 800 nm ila um genisliginde ve 700 nm ila 10 um yüksekligindedir. Temas açisi, burada kullanildigi haliyle, bir su/buhar arayüzünün kati bir yüzeyle bulustugu açi anlamina gelmektedir. Böylesi bir açi, bir açiölçerle veya su damlacigi seklini analiz eden baska bir sistemle ölçülebilmektedir. Mevcut aygit, halihazirda imal edilmis olan bir aygittir. Yeni aygit, imalat süreci dahilinde monte edilmekte olan bir aygittir. Parçayla, bir dondurucu paneli gibi bir panoyu kapsayan bir parça kastedilmekteyse de, genel olarak, bu bulusun usulü dogrultusunda isleme tabi tutulabilecek herhangi bir nesne anlamina gelmektedir. Aygit, bu bulusun usulü araciligiyla isleme tabi tutulmus bir parçayi kapsayan, bir uçak, otomobil, kilit gibi bir ürün, özellikle de, gida ürünlerine yönelik bir dondurucu anlaminda kullanilmaktadir. Üzerine montajla, bir aygitin içerisine dahil edilme kastedilmektedir. Dolayisiyla, süpheye mahal birakmamak üzere, üzerine montaj, örnegin, bir dondurucunun içerisindeki panolarin montajini kapsamaktadir.

Burada tanimlanan tüm araliklar, spesifik olarak baska türlü belirtilmedigi sürece, dahil edilmis olan tüm araliklari kapsamaktadir. Içerme terimi, burada kullanildigi haliyle, “esasen bir seyden olusan” ve “bir seyden olusan, anlamina gelmektedir.

Tercih Edilen Düzenlemelerin Detayli Açiklamasi Mevcut bulusta kullanilabilen parçaya iliskin tek kisitlama, parçanin bir elektrokimyasal oksitleme islemine bir anot olarak kullanilabilmesidir. Böylesi bir parça saf alüminyum veya bir alüminyum alasimi olabilmekte ve bakir, silikon, demir, magnezyum, manganez, çinko, titanyum, bunlarin karisimlari veya benzeri gibi elementleri içerebilmektedir. Tercih edilen bir düzenlemede, parça, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, agirlik olarak en az alüminyum içermektedir.

Ayrica, mevcut bulusun parçalarinin kullanildigi aygitlar, örnegin, propan, karbondioksit, hidroflorokarbonlar, kloroflorokarbonlar, bunlarin karisimlari veya benzerinin kullanildigi sogutma mekanizmalarini içerebilmektedir. Tercih edilen sogutma makinesi genellikle ülkeye bagli olup, en çok tercih edilen mekanizma neredeyse her zaman, en fazla çevre dostu sayilan mekanizma olacaktir.

Mevcut bulus uygulanirken, parça saglanmakta ve tercihen iyice yikanip kurulanmaktadir.

Yikama usulü parçadan giderilecek kirin türüne bagli olacaktir. Ancak, tipik olarak, parçayi temizlemek üzere, su, sabunlu su, aseton gibi çözücüler ve sodyum hidroksit ve/veya sodyum bikarbonat çözeltileri kullanilabilmektedir. Elbette ki, istenildigi takdirde, çözücü maddeleri kapsamayan temizleme teknikleri de kullanilabilmektedir. Bu dogrultuda, islemde kullanilacak parçayi temizlemek veya ilave temizlige tabi tutmak üzere örnegin, titrestirme, üfleme ve/veya ultrason teknikleri kullanilabilmektedir. Bu bulus dogrultusunda islem gören parçanin büyüklügü, bulusun usulünü yürütmek üzere uygun donatim bulunabildigi sürece önem tasimamaktadir. Ancak, tipik olarak, bu bulus dogrultusunda islem gören parçalar, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 100 mzden daha küçük, tercihen, 50 m2°den daha küçük, en çok tercih edilen sekilde ise, yaklasik 0,1 ila yaklasik 20 mi2 bir alana sahiptir.

Genellikle, böylesi parçalar, 2 cm°yi asmayan ve tercihen, 1,25 cm°yi asmayan bir kalinliktadir. En çok tercih edilen bir düzenlemede, parçanin kalinligi, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, yaklasik 0,0] cm ila yaklasik 0,75 cm arasindadir. Ayrica, parçanin sekli kisitlanmamis olup, yüzey, örnegin, pürüzsüz olabilmekte, yivli olabilinekte veya kabartmali olabilmektedir. Mevcut bulus dogrultusunda islem görecek parçalari olan aygitin bir dondurucu olmasi halinde, böylesi dondurucular, piyasada Bush Refrigeration, Dragon Enterprise Co., Ltd., CrownTonka Walkins, Ningbo J ingco Electronics Co., Ltd. ve Qingdao Haier Refrigerator Co., Ltd. gibi tedarikçilerden bulunabilmektedir.

Temizlenmis bir parçanin saglanmasinin ardindan, parça tercihen, bir ilk elektrokimyasal oksitleine islemine tabi tutulmakta olup, islemde, parça, örnegin, fosforik asit, sülfürik asit, hidroklorik asit, asetik asit, sitrik asit, tartarik asit veya laktik asidin yani sira, bunlarin karisimlari veya benzeri gibi bir asidi içeren bir reaksiyon maddesi çözeltisine batirilmaktadir.

Reaksiyon maddesi çözeltisi tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, agirlik olarak %2 ila %12, tercihen %3 ila %10, en çok tercih edilen sekilde ise agirlik olarak çözeltisi, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, agirlik olarak %3 ila yaklasik edilen alkol C2-C6 bir alkolken, kullanilan en çok tercih edilen alkol etanoldür. Reaksiyon maddesi çözeltisinin dengeleme maddesi tipik olarak sudur.

Parçanin reaksiyon maddesi çözeltisine batirilmasinin ardindan, elektrokimyasal oksitlemenin randiinanli olmasini temin etmek üzere çözeltinin karistirilmasi tercih edilmektedir. Parça reaksiyonda bir anot vazifesi görürken, islemde örnegin, grafit, bakir, platin, paslanmaz çelik veya benzeri bir katot kullanilmalidir. Akim tipik olarak, piyasada Agilent, Cole-Parmer veya Omron gibi tedarikçilerden bulunabilen alisilageldik bir güç kaynagindan ikmal edilmektedir.

Tipik olarak, elektrokimyasal oksitleme, dahil edilen tüm araliklarin kapsaninasi kaydiyla, -10 ila 35°C, tercihen -8 ila 20°C, en çok tercih edilen sekilde ise -6 ila 12°C bir çözelti sicakliginda gerçeklestirilmektedir. Akim tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi ila yaklasik 0,2 amperdir. Elektrokimyasal oksitleme esnasinda gerilim tipik olarak 200 voltu asmamalidir. Tercihen, gerilim, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, yaklasik 50 ila yaklasik 190 volt, en çok tercih edilen sekilde ise, yaklasik 100 ila yaklasik 180 volttur.

Elektrokimyasal oksitleme tercihen, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla 0,05 ila 2 saat, tercihen 0,5 ila 2 saat, en çok tercih edilen sekilde ise 0,75 ila 1,5 saat sürdürülmektedir.

Parça, elektrokimyasal oksitleme isleminden geçirilinesinin akabinde, üzerinde olusturulmus bir anodik alüminyum oksit katmanini içermektedir.

Tercih edilen bir düzenlemede, olusturulmus anodik alüminyum oksit katmanli parça, tercihen olusturulmus katmanin bir oksit katmani giderme asamasi araciligiyla giderildigi bir alüminyum oksit giderme asamasindan geçirilmekte, ardindan da, en az ikinci bir elektrokimyasal oksitleme asamasina tabi tutulmaktadir.

Oksit katmani giderme asamasi, parça üzerine daha önce yapilan olusturulmus anodik alüminyum oksit kaplamanin tümünü degilse de, büyük ölçüde tamamini gideren ve parçayi en az bir ek elektrokimyasal oksitleme asamasina uygun kilan bir islem olmasi kaydiyla sinirlidir. Tercih edilen bir düzenlemede, oksit katmani giderme asamasi, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, agirlik olarak yaklasik %2 ila yaklasik %12, tercihen yaklasik %2,5 ila yaklasik %9, en çok tercih edilen sekilde ise, yaklasik %3 ila yaklasik %7 asit içeren sulu bir asidik çözeltiyle gerçeklestirilmektedir. Oksit katmani giderme asamasinda kaplamayi gidermek üzere böylesi çözeltilerde kullanilmaya uygun tercih edilen asitler, fosforik asit, sülfürik asit, hidroklorik asit veya bunlarin bir karisimidir. En çok tercih edilen sekilde, kullanilan asit, agirlik olarak %3 ila %7 asit içeren sulu bir çözeltideki fosforik asittir.

Olusturulmus anodik alüminyum oksit katmani giderilirken, parça çözeltiyle kaplanmakta veya üzerine çözelti püskürtülmekte veya tercihen, olusturulmus katmanin büyük ölçüde tamami giderilene dek çözeltiye daldirilmaktadir. Tipik olarak, bu asama, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 10 dakika ila 1 (bir) saat, tercihen de 20 dakika ila 45 dakika bir süreyle yürütülmektedir. Alüminyum oksit katmaninin giderildigi sicaklik tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 50 ila 80°C, tercihen de, 55 ila 70°C°tir.

Olusturulmus anodik alüminyum oksit katmaninin giderilmesinin ardindan, parça yine, en az bir ek elektrokimyasal oksitleme asamasindan, tercihen de, bir ek elektrokimyasal oksitleine asamasindan geçirilmektedir. Ek elektrokimyasal oksitleme asamasi, reaksiyon süresinin tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla 2,5 ila 8, tercihen 3 ila 7, en çok tercih edilen sekilde ise, 3,5 ila 5,5 saat olmasinin haricinde, esasen ilk elektrokimyasal oksitleme asamasinin bir tekraridir. Panonun ek veya nihai elektrokimyasal oksitleme asamasindan geçirilmesinin ardindan, panonun üzerine nihai bir anodik alüminyum oksit katmani yapilmaktadir.

Nihai anodik alüminyum oksit katmani gözenekli ve sasirtici ölçüde birörnek nitelikte olup, çok tercih edilen sekilde ise, 70 ila 90 nm çaplari olan delikleri veya gözenekleri içer. Nihai (yani, tercihen ikinci) elektrokimyasal asamanin ardindan gözeneklerin derinligi tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 2 ila 10 mikron, tercihen, 3 ila 8 mikron, en çok tercih edilen sekilde ise, 4 ila 6 mikrondur. Ayrica, nihai anodik alüminyum oksit katmanini olusturan gözeneklerin delikler arasi mesafesi tipik olarak, dahil edilen tüin nanometre, en çok tercih edilen sekilde ise, 350 ila 450 nanometredir.

Nihai anodik alüminyum oksit katmanini içeren parça, üstün nitelikte bir nano küme dizisine sahip, tercih edilen süper hidrofobik bir pano olusturmak üzere, asindirilmaktadir. Asindirma, oksit katmani giderme asamasinda alüminyum oksidin giderilmesine yönelik olarak tarif edilen çözeltiye benzeyen sulu bir asidik çözeltiyle gerçeklestirilebilmektedir. Asindirma asamasi tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, yaklasik 2 ila 7 saat, tercihen, 2,5 ila 6 saat, en çok tercih edilen sekilde ise, 3 ila 5 saattir. Asindirmanin yürütüldügü sicaklik tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla 20 ila Sonuç olarak olusturulan buzlanmayan ve süper hidrofobik parça, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 800 nm ila 15 am, tercihen, 3 ila 10 um, en çok tercih edilen sekilde ise, 4 ila 7 um genisliginde alüminyum oksit nano kümelerini içermektedir. Nano kümelerin yüksekligi, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 700 nm ila 10 am, tercihen, 900 nm ila 5 mm, en çok tercih edilen sekilde ise, 1 ila 4 um,dir. Böylesi nano kümeler tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, birbirinden 10 ila 40 um, tercihen, 12 ila 30 um, en çok tercih edilen sekilde ise, 15 ila 25 um ayridir (tepe noktasindan tepe noktasina).

Alternatif olarak, mevcut bulusun bir parçasi olmayan bir düzenlemede, nihai anodik alüminyum oksit katmani, tercih edilen süper hidrofobik özelliklere sahip bir pano olusturmak üzere, asindirilmak yerine bir laminatla (yani, hidrofobiklestirme maddesi) kaplanabilmektedir. Böylesi bir laminat, bir (halo) alkiltrialkoksisilikon (örnegin, triIloropropiltrimetoksisilikon) içeren köpüklerin yani sira, polidimetilsiloksan içeren kaplamalari kapsamaktadir. Digerleri, (3-kloropropil) trimetoksilan ve teknikte bilinen polihidroksi silanlari kapsamaktadir. Uygulandiginda, laminat tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 2 nmSden daha ince, tercihen, 0,25 ila 1,75 nm, en çok tercih edilen sekilde ise, 0,75 ila 1,5 nm,dir. Laminat, püskürtme, daldirma ve/veya firçayla uygulama asamalarinin akabinde bir kurutma asamasini kapsayan yöntemler dahil olmak üzere teknikte bilinen herhangi bir yöntemle uygulanmaktadir. Böylesi laininatlarin tedarikçileri arasinda, örnegin, Microphase Coatings Inc,, SherWin Williams Company ve Changzhou Wuzhou Chemical Co., Ltd. bulunmaktadir.

Yine bir baska altematifte, mevcut bulusun usulüne tabi tutulan alüminyuin içeren parça, bir orijinal esdegeri imalatçisi için veya tarafindan bastan uygulanmis yassi bir alüminyum oksit katmanini içerebilmektedir. Böylesi bir katman tipik olarak 3 ila 10 um kalinligindadir.

Mevcut bulusa göre isleme tabi tutulmak üzere seçilen alüminyum parçanin orijinal bir alüminyum oksit katmanini içermesi halinde, söz konusu parça, tercihen, burada ilk elektrokimyasal oksitlemeye yönelik olarak tarif edilen kosullarla tutarli kosullar altinda bir elektrokimyasal oksitleme islemine tabi tutulmaktadir. Ancak, genellikle, orijinal bir alüininyum oksit katmani bulunan parçalara yönelik elektrokiinyasal oksitleine islemi, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, 1 dakika ila 1,5 saat, tercihen, 10 ila 45 dakika, en çok tercih edilen sekilde ise, 15 ila 35 dakikadir. Tipik olarak, orijinal bir alüminyum oksit katmani bulunan parçaya yönelik elektrokimyasal oksitleme, fazladan 2 ila 12 am, tercihen, 3 ila 10 um, en çok tercih edilen sekilde ise, 3,5 ila 8,5 um olusturulmus anodik alüminyum oksit katmani eklemektedir. Böylesi bir katman, katmanli alüminyum oksit nano kümelerini içermektedir. Söz konusu katmanli nano kümeler, katmanli nano kümelerin, basta alüminyum oksit katmani bulunmayan parçanin asindirilmasi sonucu olusan nano kümelerden daha yogun olmasinin haricinde büyüklük olarak burada tarif edilen nano kümelerle ayni olup, burada araliklarin kapsanmasi kaydiyla 300 nm ila 5 um, tercihen, 350 nm ila 2 um, en çok tercih edilen sekilde ise, 400 ila 600 nm aralikli oldugu anlamina gelmektedir. Katmanli nano kümeler tercihen, istenen bir baska süper hidrofobik ve buzlanmayan parça üretmeye iliskin olarak daha önce tarif edilen sekilde laminatla kaplanmaktadir.

Sonuç olarak ortaya çikan, mevcut bulus dogrultusunda yapilmis buzlaninayan parçalar tipik olarak, dahil edilen tüm araliklarin kapsanmasi kaydiyla, l45°”den daha büyük, tercihen, !45° ila 158° arasinda, en çok tercih edilen sekilde ise, 146° ila 155° arasinda temas açilarina sahiptir.

Mevcut bulusta tarif edilen süper hidrofobik parçalarin olusturulmasinin ardindan, söz konusu parçalar, daha önceden kullanilan bir aygita geri takilabilmekte veya yeni bir aygita monte edilebilmektedir.

En çok tercih edilen bir düzenlemede, burada tarif edilen parçalar, bir dondurucuya yönelik panolar olup, dolayisiyla, söz konusu panolar, enerji gerektiren buz çözme sistemler olmadiginda bile buz birikmesi yapmamakta ve buhar yogusmasina direnç göstermektedir (yani, buzlanmamaktadir).

Asagidaki örnekler, mevcut bulusun anlasilmasini kolaylastirmak amaciyla saglanmaktadir. Örnekler istemlerin kapsamini sinirlamaya yönelik degildir. daldirilmak ve 5 (bes) dakika boyunca ultrasona tabi tutulmak suretiyle yagdan arindirilmistir.

Alüminyum pano asetondan çikarildiktan sonra suyla durulanmistir. Ayarli ve piyasada bulunabilen bir dogru akim güç kaynagi kullanilarak alüminyum anotlama gerçeklestirilmistir. Sicakligi muhafaza etmek üzere büyük bir cam deney kabi (2L) ve küvet °C°ta gerçeklestirilmistir. Yagi giderilmis alüminyum pano anot olarak kullanilirken, katot olarak grafit yerlestirilmistir. Baslangiç gerilimi 160 V, akim ise 0,1 mA olarak ayarlanmistir.

Bir saat süreyle anotlamanin (elektrokimyasal oksitleme) ardindan, alüminyum panonun üzerinde bir alüminyum oksit katmani olusmustur. Islem sonucunda ortaya çikan oksit katmani, agirlik olarak %5 H3PO4 ile 60°Cata bir saatte giderilmistir. Ardindan, alüminyum panoya yönelik, ilk anotlamayla ayni islemler takip edilerek, ancak bu defa dört saatlik bir süre boyunca ikinci bir anotlama gerçeklestirilmistir. Üzerinde olusturulmus, çapi (yaklasik 80 nm) ve derinligi (yaklasik 5 um) birömek gözenekleri olan gözenekli anodik alüminyum oksit içeren bir pano elde edilmistir. Gözenekli anodik alüminyum oksit içeren pano, istenen süper hidrofobik yüzeyi elde etmek üzere %5 H3PO4 ile 30°C3ta asindirilmistir. Istenen nano kümeli yüzey (taramali elektron mikroskobuyla görüntülemede yaklasik 5 um genisliginde, yaklasik 3 iim yüksekliginde ve birbirinden yaklasik 20 iim aralikli nano kümeler), 3 saat 40 dakika asindirmanin ardindan elde edilmistir. Bu yüzeyin temas açisi, piyasada bulunabilen bir açiölçer vasitasiyla suya karsi yeniden denenmistir. Yüzeyin temas açisi 150° olmustur.

Farkli yüzeyleri olan panolarin hidrofobik özelliklerini karsilastirmak üzere, bir dondurma ortamindaki hava kullanilarak buz yapisma deneyleri yürütülmüstür. Saf alüminyum panolar, gözenekli alüminyum oksit kaplamali panolar ve bu örnekte yapilan panolar kullanilmistir.

Saf alüininyum pano, 70° bir temas açisi olacak sekilde hidrofil olmustur. Gözenekli alüminyum oksitli pano da 80° bir temas açisiyla hidrofildir. Mevcut bulusa göre yapilan pano, yine 150° bir temas açisi olan, süper hidrofobik bir yüzey olmustur.

Panolar, 15 gün süreyle bir dondurucuya (-20°C) yerlestirilmistir. Her tür buz tutunmasi kaydedilmistir. Hidrofil alüminyum pano ve gözenekli alüminyum oksitli hidrofil pano görsel olarak buz birikmesine yönelik iyi derecede yatkinlik sergileinistir. Aksine, mevcut bulusa uygun olarak islem görmüs olan panoda esasen hiç buz birikmesi olmamistir. Bu karsilastirmalar, mevcut bulusa uygun olarak islem görmüs olan panolarin, dondurucu uygulamalarina yönelik olarak, beklenmedik bir biçimde, mükemmel buz tutmama/buzlanmama özelliklerinin oldugunu göstermektedir.

Panolarda buz birikmesi randimanini kontrol etmek üzere bir baska deney yürütülmüstür.

Yukaridaki panolardan ayni sekilli kisimlar (1,61 cm2 alanli) kesilmistir. Numuneler bir dondurucunun içerisine koyulmadan önce tartilmistir. Alüminyum panonun, gözenekli alüminyum oksitli panonun ve mevcut bulusun panosunun agirligi sirasiyla 74,2, 69,0 ve 58,4 mg olarak ölçülmüstür. Bir dondurucuda (20°C) bir ay tutulmalarinin ardindan, panolarin yüzeylerindeki buz tutma miktarini degerlendirmek üzere söz konusu numunelerin agirliklari ölçülmüstür. Panolarin agirliklari sirasiylalûl, 91 ve 64 mg olarak ölçülmüstür. Dolayisiyla, alüminyum panoya, gözenekli alüminyum oksitli panoya ve mevcut bulus dogrultusunda üretilen panoya tutunan buz miktari, sirasiyla16,6, 13,7 ve 3,6 mg/cm2 olmustur. Tutunan buz miktari, mevcut bulus dogrultusunda üretilen panolarin beklenmedik bir biçimde, buz tutmayan özelliklere sahip süper hidrofobik yüzeylerinin oldugunu göstermektedir.

Bir dondurucuda kullanildiktan sonra çikarilan kabartmali alüminyum pano (6-8 mikron yassi alüminyum oksit katmanli) asetonda 5 dakika boyunca ultrasona tabi tutulmak suretiyle yagdan arindirilmis ve suyla durulanmistir. Ayarli dogru akimli bir güç kaynagiyla elektrokimyasal bir Oksitleme asamasi gerçeklestirilmistir. Sicakligi muhafaza etmek üzere büyük bir cam deney kabi (2L) ve küvet kullanilmistir. Anotlama, bir H3PO4-HZO-C2H50H kabartmali alüminyum levha anot olarak kullanilirken, katot olarak grafit yerlestirilmistir.

Baslangiç gerilimi 150 V, akim ise 0,1 mA olarak ayarlanmistir. 40 dakika süreyle anotlamanin ardindan, levhanin üzerinde, katmanli nano kümeler içeren bir alüminyum oksit katmani (yaklasik 4,5 um yüksekliginde) olusmustur. Nano kümeler yogun ve yaklasik 500 nm aralikli olmustur.

Plakaya silikon içeren bir laminat (CSH7Si (OCH3)3 etanol çözeltisi (5mM)) uygulanmistir (yaklasik 1 nm). Sonuç olarak elde edilen laminat pano süper hidrofobik olmus ve sasirtici bir biçimde, bir dondurucuda yaklasik 1 (bir) hafta tutulduktan sonra hiç buz tutma göstermemistir.

Sonuçlar, mevcut donduruculardaki kabartmali alüminyum panolarin mevcut bulusa uygun olarak isleme tabi tutulup buzlanmayan bir dondurucu saglamak üzere dondurucuya geri takilabildigini göstermektedir. Örnek 1 ve 2'de tarif` edilen islemler araciligiyla elde edilenlere benzer panolar yaklasik I saat boyunca bir dondurucuda (yaklasik 0°C) tutulmustur. Mevcut bulusa uygun olarak islem görmemis alüminyum panolar da benzer kosullar altinda dondurucuya koyulmustur. Panolar dondurucudan çikarilarak içlerinde sicak (70°C) su bulunan deney kaplarinin üzerine 3 dakika süreyle yerlestirilmistir. Panolar deney kaplarindan alinmis ve gözle yapilan bir inceleme, mevcut bulusa uygun olarak isleme tabi tutulmus panolarda, yaklasik 70°C bir temas açisi olan mutat alüminyum panolara nazaran önemli ölçüde daha az buhar yogusmasi yaptigini göstermistir. Örnek 1 ve 23de tarif` edilen islemler araciligiyla elde edilenlere benzer panolarin buz yapisma kuvvetleri, islem görmemis panolarin (temas açisi yaklasik 70°) buz yapisma kuvvetleriyle karsilastirilmistir. Aparat olarak bir SMS Doku Çözümleme Cihazi (TA-XT2) kullanilmistir.

Kullanilan panolar bir sivi nitrojen kanalindan geçirilmek suretiyle sogutulmustur. Deneye tabi tutulan panolarin sicakligini (0,1°C) kontrol altinda tutmak üzere isi da saglanmistir.

Yapay bir buz blogu olusturmak üzere Teflon® bir kasnak (15 mm çapinda, 2 mm kalinliginda) kullanilmistir. Kasnaktaki buzla panonun arasinda bir kesme kuvveti olusturmak üzere kasnagi hareket ettirmek amaciyla telden ve doku çözümleme cihazinin üzerindeki dirsekli koldan yararlanilmistir. Hareket ettirmeden önce, 5 ml su kasnagin içerisine eklenmistir. Levhalarin sicakligi -50°C ila -10°C araligi dahilinde düsürülmüstür. Sicakligin ayarlanmasinin ardindan, meydana gelen buz numunesi yaklasik 3 dakika sabit tutulduktan sonra doku çözümleme cihazi tarafindan hareket ettirilmis ve kuvvet (N/cmz), buzu kasnagin içerisinde hareket ettirmek suretiyle degerlendirilmistir.

Elde edilen sonuçlar, buz numunesiyle bu bulusa uygun olarak isleme tabi tutulan panolarin arasindaki kuvvetlerin, islem görmemis alüminyum panolarda gerçeklesen kuvvetlerden %35 ila %100 daha düsük oldugunu göstermekte olup, bu durum, sasirtici bir biçimde, mevcut bulusa uygun olarak elde edilen panolarin, mükemmel (yani, düsük) buz yapisma sonuçlari

Claims (1)

1. ISTEMLER Alüminyum oksit nano kümelerini içeren süper hidrofobik parçalari içeren bir buzlanmayan yüksekligindedir ve piramit seklindedir. Istem l”e uygun buzlanmayan aygit olup, burada parça, donma kosullarina maruz birakildiktan sonra, alüminyum oksit nano kümeleri olmayan parçalara nazaran daha az buz birikmesi, daha az buhar yogusmasi ve/veya daha az buz yapismasi sergilemektedir. Istem l”e uygun buzlanmayan aygit olup, burada, alüminyum oksit nano kümeleri, 800 nm ila uzakliktadir. Buzlanmayan bir aygitin yapimina yönelik bir usul olup, asagidaki asamalari içerrnektedir: bir parçanin saglanmasi; içeren bir parça olusturmak üzere etkili bir süre boyunca en az bir elektrokimyasal oksitleme asamasina tabi tutulmasi; . üzerinde anodik alüminyum oksit katmani içeren parçanin, alüminyum oksit içeren süper hidrofobik bir parça üretmek üzere bir asindirma asamasina veya bir kaplama asamasina yüksekligindedir ve piramit seklindedir; Istem 4°e uygun usul olup, burada, alüminyum içeren parça elektrokimyasal oksitleme asamasinin öncesinde yikanmaktadir. Istem 4*e uygun usul olup, burada, bir giderme asamasina tabi tutulmus bir parça üretmek üzere, olusturulmus anodik alüminyum oksit katmani giderilmektedir. Istem 6”ya uygun usul olup, burada, bir giderme asamasina tabi tutulmus parça, üzerinde olusturulmus anodik alüininyum oksit katinanini içeren parçayi üretmek üzere ikinci bir elektrokimyasal oksitleine asamasina tabi tutulmakta, anodik alüminyum oksit katmanini içeren söz konusu parça, süper hidrofobik parçayi üretmek üzere asindinria asamasindan geçirilmektedir. Istem 7,ye uygun usul olup, burada, anodik alüminyum oksit katmani gözeneklidir ve 50 ila 120 çapinda ve 2 ila 10 um derinliginde gözenekleri içermektedir. Istem 7,ye uygun usul olup, burada, anodik alüminyum oksit katmaninin gözenekler arasi mesafesi 200 ila 500 nm”dir. Istem 7”ye uygun usul olup, burada, süper hidrofobik parça bir dondurucunun içerisine monte edilmektedir. Istem 4”e uygun usul olup, burada, alüminyum içeren parça bir dondurucudan elde edilmektedir. Istem 4°e uygun usul olup, burada parça, bir dondurucuya yönelik bir panodur. Istem 4”e uygun usul olup, burada aygit bir dondurucudur.