TR201906035A1 - Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar - Google Patents
Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar Download PDFInfo
- Publication number
- TR201906035A1 TR201906035A1 TR2019/06035A TR201906035A TR201906035A1 TR 201906035 A1 TR201906035 A1 TR 201906035A1 TR 2019/06035 A TR2019/06035 A TR 2019/06035A TR 201906035 A TR201906035 A TR 201906035A TR 201906035 A1 TR201906035 A1 TR 201906035A1
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- surface coating
- coating method
- superhydrophobic surface
- glass slides
- superhydrophobic
- Prior art date
Links
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004203 carnauba wax Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000013869 carnauba wax Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- BNCXNUWGWUZTCN-UHFFFAOYSA-N trichloro(dodecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl BNCXNUWGWUZTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 241000209490 Nymphaea Species 0.000 description 1
- 235000016791 Nymphaea odorata subsp odorata Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012164 animal wax Substances 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002415 cerumenolytic agent Substances 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000012178 vegetable wax Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
- B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1681—Antifouling coatings characterised by surface structure, e.g. for roughness effect giving superhydrophobic coatings or Lotus effect
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2401/00—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like
- B05D2401/10—Organic solvent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2501/00—Varnish or unspecified clear coat
- B05D2501/10—Wax
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2601/00—Inorganic fillers
- B05D2601/20—Inorganic fillers used for non-pigmentation effect
- B05D2601/22—Silica
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Bu buluş, darbe ve aşınma dayanımına ve yüksek su statik temas açısı özelliğine sahip olan, ağırlıkça 0,1 gram karnauba mumu kristallerinin, 20 mL kloroform içerisine eklenerek 100-120 ºC’de 5-15 dakika boyunca ısıtılarak çözündürülmesi, çözünme işlemi tamamlandıktan sonra çalkalama yapılarak oda sıcaklığına kadar soğutulması, 0,4 gram hidrofobik nanopartiküller ilave edilip 5-15 dakika boyunca karıştırılması, cam lamların, içerisinde etil alkol ve aseton bulunan yıkama kabına alınarak ultrasonik cihazında temizlenmesi, cam lamların azot ile kurutulması ve UV-ozon cihazında 20-30 dakika boyunca bekletilmesi, hidrofobik nanopartiküller ilave edilmiş süspansiyonun, 2-3 bar'lık sabit basınçta en az 20 cm mesafeden, sprey tabancası ile cam lamlar üzerine kaplama yapılması adımlarını içeren bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi ile ilgilidir. Bu şekilde, Bu amaçla hiyerarşik bir şekilde düzenlenmiş mikro ve nano boyutta yapıların kendiliğinden oluşturulması ve yüksek su iticilik (su temas açısı >150o ve yuvarlanma açısı <10o) ve yüksek mekanik dayanıma sahip süperhidrofobik kaplamaların üretilmesi amaçlanmaktadır.
Description
TARIFNAME
KENDILIGINDEN DÜZENLENEN HIYERARSIK YAPILAR ILE
DAYANIKLI SÜPERHIDROFOBIK KAPLAMALAR
Teknik Alan
Bu bulus, kendiliginden düzenlenen hiyerarsik yapilar ile dayanikli süperhidrofobik
Önceki Teknik
Süperhidrofobik kaplama teknigi, lotus (nilüfer) çiçeginin özelliklerinden
yararlanilarak olusturulmus bir yöntemdir. Lotus çiçeginin yüzeyinde kirlenmeyi
önleyici bir yapi bulunmaktadir. Bitkinin yapragina düsen yagmur damlalari
yapragin üzerinden kayarak yere düser ve ayni zamanda yüzeydeki kir ve tozlari da
beraberinde sürükler. Nesnelerin yüzeyinde bu dokuyu olusturmayi esas alinarak
olusturulan teknikle yüzeyde bir mikro-nano tabaka olusturularak hidrofobik
özellik göstermesi saglanir. Böylelikle nesne hem kirlenmez hem de islanmaz.
Lotus bikisinden esinlenerek gelistirilen süperhidrofobik kaplamalarin, günlük
yasantimizda kullanim alanlari gün geçtikce artmaktadir. Süperhidrofobik
kaplamalarin su ve bazi düsük yüzey gerilimine sahip sivilara karsi itici özellik
göstermesi kaplamalarin birçok alanda kullanilabilmesinin önünü açmaktadir. Bu
kaplamalar ayrica korozyon, buzlanma, buglanma ve kirlenme önleyici özelligine
de sahiptirler.
Süperhidrofobik kaplamalar:
o Suyu ve diger sivilari geçirmedigi için islanmazlar.
0 Su ve nem ana materyale dogrudan temas etmedigi için paslanmazlar.
o Suyu üzerinde tutmadigi için buz tutmazlar.
o Uygulanan materyaller kir ve leke tutmazlar.
0 Ürün yüzeyinin nefes almasini engellemez, hava ve buhar geçirgendir.
o Minimum -3ÜOC, maksimum 220°C'ye kadar dayaniklidir.
o Özelligini kaybetmesi durumunda tekrar uygulamayla etkisi devam
ettirilebilir.
Süperhidrofobik kaplama her türlü yüzeye, (ör: tüm tekstil ve deri yüzeylerine, cam,
seramik yüzeylere, tas ve ahsap yüzeylere, elektronik ürünlerin yüzeylerine)
uygulanabilmektedir.
Süperhidrofobik kaplama tehlikeli islerde çalisan meslek gruplari için avantajli bir
yöntem sunmaktadir. Çalisanlar su tutmaz ve geçirmez kaplamali, nefes alabilen
elbiseler sayesinde tehlikeden korunabilirler. Ayrica bu kaplamalar sayesinde
gemilerin dis yüzeyindeki sürtünme katsayisi düsürülerek, yakittan tasarruf
saglanabilir ve gemi bakim periyodlari uzatilarak geminin aktif çalisma süresi
arttirilabilir.
Devletler patent dokümaninda bahsedilen bulus, gelistirilmis bir süperhidrofobik
kaplama islemi ile ilgilidir. Bir baglayici maddenin süperhidrofobik kaplamaya
entegrasyonunu arttirmak için karbon dioksit kullanilarak saglam bir
süperhidrofobik kaplama üretilmektedir. Karbon dioksit, diyatomlu toprak gibi
süperhidrofobik bir materyalin interstisyel bosluklarini süzmek ve doldurmak için
kullanilabilmektedir. Bu bosluklarin süperhidrofobik malzemede kullanilmasi,
diger bilesenlerin (örnegin baglayicilarin) bosluklara girmesini etkili bir sekilde
engellemektedir. Böylece, bulusun kaplama formülasyonlari daha saglamdir ve
uygulandiklari alt tabakalara güçlü bir sekilde yapisabilir.
Literatürdeki uygulamalarda süperhidrofobik kaplamalarin darbe ve asinma
dayanimlarinin endüstriyel uygulamalar için yeteri kadar iyi olmadigi
gözlemlenmistir. Hem yüksek su iticilik (yüksek statik temas açisi ve düsük
yuvarlanma açisi) hem de yüksek darbe ve asinma dayanimi saglama zorlugu
literartürde bilinen temel problemlerden birisidir. Süperhidrofobik kaplamalarin
dayanimlarini artirmak istenirken su iticiliklerinin düsmesine sebep olunmaktadir.
Teknikte genel olarak tennoset polimerler kullanilarak süperhidrofobik
kaplamalarin dayanimlari artirilmaya çalisilmaktadir.
Bulusun Kisa Açiklamasi
Bulusun amaci, yüksek su iticilik (su temas açisi >150° ve yuvarlanma açisi <10°)
ve yüksek mekanik dayanima sahip süperhidrofobik kaplamalarin üretilmesidir. Bu
amaçla hiyerarsik bir sekilde düzenlenmis mikro ve nano boyutta yapilarin
kendiliginden olusturulmasi esas alinmaktadir.
Bulusun diger bir amaci, süperhidrofobik kaplamalarin dayanimlarini gelistirmek
için, ucuz, temini kolay, tamamen bitkisel ve gida katkida kullanilan bir malzeme
olan karnauba mumu ya da altematiflerinin dogal mumlar; madensel mumlar,
bitkisel mumlar, hayvansal mumlarve sentetik mumlar). kullanilmasidir.
Bulusun diger bir amaci, yüksek su iticiligine sahip kaplamalarin florokarbonlu
bilesikler kullanilmadan elde edilmesidir.
Bulusun diger bir amaci, kullanilan üretim reçetesinin kolayligi, hammaddelerin
ueuzlugu, kolay temini bakimindan, sanayi uygulamalannda kolay adapte edilebilir
bir yöntemi elde edilmesidir.
Bulusun Ayrintili Açiklamasi
Bulus, yüksek dayanikliliga sahip bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi olup,
- agirlikça 0,1 gram karnauba mumu kristallerinin, 20 mL kloroform
içerisine eklenerek 100-120 oC”de 5-15 dakika boyunca isitilarak
çözündürülmesi,
- çözünme islemi tamamlandiktan sonra çalkalama yapilarak oda sicakligina
kadar sogutulmasi,
- 0,4 gram alkil silan, tercihen dodesil trikloro silan ile hidrofobik hale
getirilmis silika nanopartiküller ilave edilip 5-15 dakika boyunca
karistirilmasi,
- cam lamlarin, içerisinde etil alkol ve aseton bulunan yikama kabina
alinarak ultrasonik cihazinda temizlenmesi,
- cam lamlarin azot ile kurutulmasi ve UV-ozon eihazinda 20-30 dakika
boyunca bekletilmesi,
- hidrofobik hale getirilmis silika nanopartiküller ilave edilmis
süspansiyonun, 2-3 bar'lik sabit basinçta, en az 20 cm mesafeden sprey
tabancasi ile cam lamlar üzerine kaplama yapilmasi,
- atmosferik ortamda kurumaya birakilmasi adimlarini içermektedir.
Kamauba mumu kristalleri 20 mL kloroform içerisine agirlikça 0,1 gram eklenerek
105°C°de 10 dakika boyunca isitilmaktadir. Kamauba mumu kloroform içerisinde
homojen bir sekilde çözündükten sonra kontrollü bir sekilde oda sicakligina kadar
sogumasi saglanmaktadir. Soguma esnasinda çalkalama yapilip oda sicakligina
ulasildiginda 0,4 gram hidrofobik hale getirilmis silika nanopartikülleri ilave edilip
dakika boyunca vortex cihazi yardimiyla karistirilmasi saglanmaktadir.
Çözücü olarak kullanilan kloroform çok uçucu oldugu için mikro- nano boyutta
kendiliginden düzenlenen hiyerarsik bosluklu yapilar olusmaktadir. Bu sebepten
ötürü bu çözücü ile hazirlanan kaplamalarda etanol, toluen, methanol, aseton gibi
çözücülerle hazirlanan kaplamalara kiyasla çok yüksek darbe ve asinma dayanimi
gözlemlenmistir. Bunun sebebi ise kloroform ve etil asetatin karnauba mumunu
diger çözücülere göre fazlasiyla iyi çözmesinden (çap dagilimlari ortalama 5 nm ±
1 nm) sonra olusan karisimdan kaynaklanmaktadir. Diger çözücüler ile yapilan
deneylerde tanecik boyutunun yaklasik 2 - 7 mm araliginda oldugu belirlenmistir.
Bulus konusu yöntemde kullanilan kamauba mumu çözücü içerisinde dagitildiktan
sonra çap dagilimlari ortalama 5 nm (± 1 nm) ölçülmektedir. Bu denli küçük çaplara
sahip olan kamauba mumu islevsellestirilmis silika nanopartiküllerinin sivi
iticiliklerini bozmadan dayanimi arttirmaktadir. Bu kaplamalarin statik su temas
açisi 175° ± 3° ve yuvarlanma açisi 2° ± l° olarak karakterize edilmistir.
Bu bulus yönteminde kaplamalarin dayanimlarini arttirmak için ilk defa dogal bir
malzeme olan kamauba mumu, hidrofobik nanopartiküller ile birlikte
kullanilmistir. Teknikteki uygulamalarda, Ilor bazli olmayan düsük yüzey
enerjisine sahip alkil silanlar kullanilmakta ve statik temas açisi düsmektedir. Bu
yöntemde Hor içermeyen alkil silan kullanilmasina ragmen bu tür bir sorun
gözlemlenmemistir. Kaplamalar hem tlorokarbonlu bilesenler içerrnemekte hem de
1750 ± 30 gibi yüksek bir statik temas açisina ve 2D ± 10 gibi bir kayma açisina
sahiptir.
Hidrofilik silika nanopartiküllerinin hidrofobik hale getirilmesi için alkil silan,
tercihen dodesiltriklorosilan ile modifiye edilmektedir. 2 gram silika
nanopartikülleri 40 mL toluen içerisine eklenerek manyetik balik yardimi ile
karistirilmaktadir. Homojen bir karismadan sonra 1 mL alkil silan yavas yavas
toluen silika nanopartikülleri karisimina eklenmektedir. Bu çözelti 3 saat boyunca
karistirilmaktadir. Karistirma isleminden sonra bu çözelti 15 dakika boyunca
santritüj cihazi ile santritüjlenmektedir. Santritüj isleminden sonra elde edilen
hidrofobik silika nanopartiküller firinda 80 ° C de kurutulmaktadir. Kurutma islemi
yaklasik olarak 12 saat sürmektedir.
Içerisinde etil alkol ve aseton bulunan yikama kabina cam lamlar (1x1 cm2) alinip
ultrasonik cihazinda 10 dakika boyunca temizleme islemi gerçeklestirilmektedir.
Islem sonunda cam lamlar azot ile kurutulup, UV-ozon cihazinda 30 dakika
boyunca temizlenmesi saglanmaktadir.
Bulusun bir uygulamasinda, yüzey temizligi için etil alkol veya alkollü mendiller
kullanilabilmektedir.
Elde edilen süspansiyon 2-3 bar'lik sabit bir basinçta iç çapi 0,35 mm7lik nozül
basligina sahip sprey tabancasi yardimi ile kaplama islemi için hazirlanmis cam lam
üzerine (1 x 1 cm2) kaplama yapilmaktadir. Sprey ile kaplama islemi 30 cm
mesafeden ve 90° açi ile yapildiktan sonra atmosferik ortamda kurumaya
birakilmaktadir. Laboratuvar ortami disinda da sprey siseleri ile kaplama
yapilabilmektedir.
Elde edilen nihai solüsyon ürünün raf ömrü testi yapilmis ve üründe kullanilan
nanopartiküllerde herhangi bir çökme gözlemlenmemistir.
Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, alkil silan kullanilarak hidrofobik hale
getirilmis silika nanopartiküller yerine, titanyum dioksit, demir oksit ve çinko oksit
nanopartikülleri kullanilabilir.
Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, karanauba mumu çözücüsü olarak
kloroform yerine etil asetat kullanilmaktadir. Iki çözücü için de ayni deneysel
sonuçlar alinmaktadir.
Örnek Analizleri
Kaplama yapilmis altliklarin su iticilik özellikleri statik temas açisi ve yuvarlanma
açisi ölçümleri goniyometre cihazi ile karakterize edilmektedir. Hazirlanan
kaplamalarin darbe ve asinma dayanimlari, su sprey darbe testi, su jeti darbe testi,
uzun süreli su damla darbe testi ve agirlikla asindirma testi ile belirlenmektedir.
Yapilan darbe ve asinma testlerinin yüzeyde meydana getirdigi tahripler SEM ve
AFM cihazlari ile karakterize edilmistir.
1 cm2 yüzey alanina sahip süperhidrofobik kaplanmis numune 100 gram agirlik
altinda 1000 kumluk silisyum karbür asindiriçi yüzeyinde hareket ettirilerek
süperhidrofobik kaplamanin asinma dayanimi ineelenmistir. Süperhidrofobik
kaplama asindirici üzerinde yaklasik 150 cm hareket ettirilmesine ragmen statik su
temas açisi halen 165° ± 2° ve yuvarlanma açisi 7° ± l° olmaktadir ve halen yüksek
sivi iticiligini korumaktadir. Süperhidrofobik kaplanmis numune Silisyum karbürün
yüzeyinde her 10 cm hareketten sonra statik temas açisi ölçülerek bu islem 15 defa
tekrarlanmistir. Silisyum asindiricinin yüksek asindirici özelligine ragmen
kaplamanin süperhidrofobik özelligini korumasi gelistirilen yöntemin yüksek
mekanik dayanimina sahip oldugunu göstermektedir.
Su ile darbe testlerine son derece dayanimli oldugu görülmüstür. Su jeti darbe
testinde tazyikli su altinda 45 dakika boyunca su darbesi uygulanan süperhidrofobik
kaplamanin statik temas açisi halen 168° ± 20 ve yuvarlanma açisinin 4O ± 10 oldugu
görülmektedir. Tazyikli suyun süperhidrofobik yüzeyde 32,0 kPa basinç
olusturmasina ragmen kaplamanin statik temas açisini halen muhafaza etmesi
kaplamanin yüksek darbe dayanimina sahip oldugunu göstermektedir.
400 bin su damlasinin (1 damla : 30 cm mesafeden kaplama üzerinde darbe
olusturmasina ragmen statik temas açisi halen 160° ± 2° ve yuvarlanma açisinin 10°
± 2° oldugu görülmektedir. Bir su damlasinin kaplama yüzeyinde 3,9 kPa degerinde
basinç olusturmasina ragmen süperhidrofobik kaplamanin statik temas açisini
muhafaza etmesi kaplamanin yüksek darbe dayanimina sahip oldugunu
göstermektedir.
Su sprey testinde 2,5 cm mesafeden sprey tabancasi yardimiyla yüzeye su
püskürtülüp yüzeyde darbe olusturularak kaplamanin darbe dayanimi
belirlenmektedir. 1000 turluk islemin sonunda süperhidrofobik kaplamanin statik
temas açisi halen (1660 ± 20) ve yuvarlanma açisinin 6O ± 20 oldugu görülmüstür.
Claims (3)
1. Darbe ve asinma dayanimina ve yüksek su statik temas açisi özelligine sahip olan ve, - agirlikça 0,1 gram kamauba mumu kristallerinin, 20 mL kloroform çözündürülmesi, - çözünme islemi tamamlandiktan sonra çalkalama yapilarak oda - 0,4 gram hidrofobik nanopartiküller ilave edilip 5-15 dakika boyunca karistirilmasi, - cam lamlarin, içerisinde etil alkol ve aseton bulunan yikama kabina alinarak ultrasonik cihazinda temizlenmesi, - cam lamlarin azot ile kurutulmasi ve UV-ozon cihazinda 20-30 dakika boyunca bekletilmesi, - hidrofobik nanopartiküller ilave edilmis süspansiyonun, 2-3 bar'lik sabit basinçta en az 20 cm mesafeden, sprey tabancasi ile cam lamlar üzerine kaplama yapilmasi, - atmosferik ortamda kurumaya birakilmasi adimlari ile karakterize edilen bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi.
2. Karanauba mumu çözücüsü olarak kloroform yerine etil asetat kullanilmasi ile karakterize edilen Istem l”deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi.
3. Kloroform içerisinde çözündükten sonra çap dagilimlari ortalama 5 nm (+- 1) ölçülen karnauba mumu ile karakterize edilen Istem l”deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi. . Statik su temas açisi 172-178O ve yuvarlanma açisi 1-3o olarak ölçülen kaplamalar elde edilmesi ile karakterize edilen Istem 1°deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi. . Süspansiyon olarak dodesil triklorosilan kullanilmasi ile karakterize edilen Istem lideki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi. . Yüzey temizligi etil alkol veya alkollü mendiller ile saglanabilen cam lamlarin kaplanmasi ile karakterize edilen Istem 1'deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi. . 0,35 mm”lik nozül basligina sahip sprey tabancasi yardimi ile kaplama islemi için hazirlanmis cam lam üzerine püskürtme yapilmasi ile karakterize edilen Istem l”deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi. . Sprey ile kaplama isleminin 30 cm mesafeden ve 900 açi ile yapilmasi ile karakterize edilen Istem 17deki gibi bir süperhidrofobik yüzey kaplama yöntemi.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2019/06035A TR201906035A1 (tr) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar |
| PCT/TR2019/051108 WO2020218989A1 (en) | 2019-04-24 | 2019-12-18 | Robust superhydrophobic coatings with self- assembled hierarchical structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2019/06035A TR201906035A1 (tr) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TR201906035A1 true TR201906035A1 (tr) | 2020-11-23 |
Family
ID=72941738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TR2019/06035A TR201906035A1 (tr) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TR (1) | TR201906035A1 (tr) |
| WO (1) | WO2020218989A1 (tr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112724436A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 陕西科技大学 | 一种超疏水辐射自降温材料及其制备方法 |
| CN114753182B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-08-25 | 中国科学院化学研究所 | 一种农用模拟叶片表面疏水程度的材料及其制备方法 |
| CN115895005A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-04-04 | 深圳供电局有限公司 | 一种超疏水rtv制备方法 |
| CN116179004B (zh) * | 2023-03-22 | 2024-05-17 | 北京华楚路美交通科技有限公司 | 一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法及用途 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015161233A1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-10-22 | University Of Massachusetts | Methods and formulations for durable superhydrophic, self-cleaning, and superhydrophobic polymer coatings and objects having coatings thereon |
| US20190256716A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-08-22 | Universite De Mons | Superhydrophobic Polymer Compositions and Uses Thereof |
| BR112020002769A2 (pt) * | 2017-08-31 | 2020-07-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | composição não fluorada |
-
2019
- 2019-04-24 TR TR2019/06035A patent/TR201906035A1/tr unknown
- 2019-12-18 WO PCT/TR2019/051108 patent/WO2020218989A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020218989A1 (en) | 2020-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TR201906035A1 (tr) | Kendi̇li̇ği̇nden düzenlenen hi̇yerarşi̇k yapilar i̇le dayanikli süperhi̇drofobi̇k kaplamalar | |
| JP4755418B2 (ja) | ナノ構造化された疎水性粒子を基礎とする界面活性剤不含の水性懸濁液の製造法およびその使用 | |
| Pandit et al. | Development of stain resistant, superhydrophobic and self-cleaning coating on wood surface | |
| JP4499469B2 (ja) | 除去可能な防汚・撥水表面被膜を形成する方法 | |
| Cao et al. | One-step fabrication of robust and durable superamphiphobic, self-cleaning surface for outdoor and in situ application on building substrates | |
| US7842624B2 (en) | Textile substrates having self-cleaning properties | |
| Tu et al. | Fabrication of robust, damage-tolerant superhydrophobic coatings on naturally micro-grooved wood surfaces | |
| Wu et al. | A versatile and efficient method to fabricate durable superhydrophobic surfaces on wood, lignocellulosic fiber, glass, and metal substrates | |
| JP2005517052A (ja) | 汚れおよび水をはじく特性を有する保護層の製造方法 | |
| CA2666110C (en) | Treatments and kits for creating transparent renewable surface protective coatings | |
| EP1954766B1 (en) | Improved processing compositions and method of forming the same | |
| US7914897B2 (en) | Superhydrophobic coating | |
| Sun et al. | A scalable, self-healing and hot liquid repelling superamphiphobic spray coating with remarkable mechanochemical robustness for real-life applications | |
| JP5680900B2 (ja) | 撥油性コーティング物品およびその製造方法 | |
| JP5291293B2 (ja) | 疎水性コーティング膜形成組成物、疎水性コーティング膜、その形成方法及びそれを備えた機能性材料 | |
| US20070014970A1 (en) | Dispersion of water in hydrophobic oxides for producing hydrophobic nanostructured surfaces | |
| EP1153987A2 (de) | Zusammensetzungen für die Herstellung schwer benetzbarer Oberflächen | |
| Arminger et al. | Facile preparation of superhydrophobic wood surfaces via spraying of aqueous alkyl ketene dimer dispersions | |
| Tian et al. | Efficient scald-preventing enabled by robust polyester fabrics with hot water repellency and water impalement resistance | |
| JP2013523923A (ja) | 改善された濡れ特性を有する落書き防止コーティングとしての使用に適した配合物 | |
| WO2016044880A1 (en) | Liquid repellent article and process for the preparation of the article | |
| CN107629570A (zh) | 一种陶瓷洁具自清洁组合物 | |
| KR20190142533A (ko) | 방오 코팅제 조성물 및 이들의 제조방법 | |
| JP6712977B2 (ja) | 防汚性繊維布帛およびその製造方法 | |
| TWI600725B (zh) | 一種具有防滑功能的保護性塗層組合物、塗佈製品及其製備方法 |