Geri Dön

Mikro desenli süperhidrofobik yüzeylerde yüzey pürüzlülüğü ile su temas açısı ilişkisi

Relationship between surface roughness and water contact angles on micro patterned superhydrophobic surfaces

  1. Tez No: 290193
  2. Yazar: CAHİDE ELİF ÖZEN CANSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. H. YILDIRIM ERBİL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 210

Özet

Su damlası temas açısı 150°'den büyük olan, küçük temas açısı karmaşası ve kayma açısına sahip olan yüzeyler ?süperhidrofobik? olarak tanımlanır. Benzer şekilde hidrokarbon solventlerle temas açısı 150°' den büyük olan ve bu sıvılarla düşük temas açısı karmaşası veren yüzeyler ise ?süperoleofobik? olarak adlandırılır. Doğal veya yapay uygulamalardan çok sayıda süperhidrofobik yüzey sentezlenmesi mümkün iken, süperoleofobik yüzeylerin sentezlenmesi daha zordur. Diğer taraftan literatürde verilen birçok çalışmada, mikro desenli süperhidrofobik yüzeyler üzerinde su damlasının temas açısı, o yüzeyin pürüzlülüğüne ve katı alan fraksiyonuna bağlı olarak eski Wenzel ve Cassie-Baxter eşitlikleri kullanılarak modellenmektedir. Son yıllarda yayınlanan çalışmaların bir kısmında bu iki eşitliğin sıvı damlası temas açısını belirlemede yetersiz olduğu ve kullanılamayacağı ileri sürülmüş ve desenli yüzeyler üzerinde sıvı damlasının temas açısının üçlü faz temas çizgisinin davranışına bağlı olarak değiştiği belirtilmiştir.Bu tez çalışması kapsamında, ?silikon wafer? üzerine aşındırma (DRIE) tekniği ile hazırlanmış kare ve silindir çubuklardan oluşmuş mikro desenli yüzeyler üzerinde oluşturulan su ve hidrokarbon sıvılarının temas açıları üzerine, desen geometrisinin ve yüzeyin kimyasal yapısının etkileri ve Wenzel ve Cassie-Baxter eşitliklerinin yüzeylere uygulanabilirliği test edilmiştir. Yeni türettiğimiz ve yayınladığımız denklemler kullanılarak su ve hidrokarbon damlaları için Wenzel eşitliğinin desenlenmiş yüzeylerin tamamında geçersiz olduğu bulunmuştur. Cassie-Baxter eşitliğinin ise ancak çok küçük katı alan kesrine sahip olan yüzeylerde uygulanabileceği gösterilmiştir. Süperoleofobik yüzeyler üzerinde hidrokarbon sıvılarından damlalar kullanıldığında ise su damlasına kıyasla daha yüksek sapmalar bulunmuş ve hidrokarbon zincir uzunluğuna paralel olarak artan sıvı yüzey gerilimindeki artışın ise Cassie-Baxter eşitliğinden sapmaları azalttığı saptanmıştır.

Özet (Çeviri)

Surfaces that have water contact angles larger than 150° are called ?superhydrophobic?. Contact angle hysteresis and also the tilt angle should be small for superhydrophobic surfaces. Similarly, oil (hydrocarbon) contact angles are larger than 150° on superoleophobic surfaces and their contact angle hysteresis values are also small. On the other hand, Wenzel and Cassie-Baxter theories depending on the liquid/solid interfacial contact area were used to describe equilibrium water contact angle results on superhydrophobic surfaces in many studies in the literature. Recently, in some of the published papers, it is reported that these two equations are inadequate to determine liquid drop contact angles and thus cannot be used. It is reported that contact angle of a liquid drop on patterned surface is the result of the liquid/solid interactions at the three phase contact line alone and do not depend upon the liquid/solid interfacial area value under the droplet.The aim of this thesis is to investigate experimentally the effect of pattern size and geometry and also surface chemistry on the resultant water and hydrocarbon contact angles on micro patterned surfaces which were prepared by etching Si wafer (DRIE). We also tested the applicability of Wenzel and Cassie-Baxter equations on these patterned surfaces. Novel equations for this purpose were derived and we applied these to water and hydrocarbon liquid drops and found that Wenzel equation is invalid for all patterned surfaces. It is also determined that Cassie-Baxter equation can be applicable only for surfaces having very small solid area fractions. When hydrocarbon liquid drops are used, larger deviations from the Cassie-Baxter equation is calculated when compared with water. In addition, it is also found that the increase in the hydrocarbon chain length resulted in the increase in cohesion and decrease in liquid surface tension which decreased the deviations from the Cassie-Baxter equation.

Benzer Tezler

  1. Kayganlaştıcı sıvı emdirilmiş, gözenekli kaygan yüzeyler (Slips) üzerinde damla buharlaşmasının incelenmesi

    Investigation of evaporation of sessile droplets on slippery lubricant-infused porous surfaces (Slips)

    RANA ÜÇÜNCÜOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Kimya MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL

  2. Mikro desenli heterojen polimer yüzeylerin sentezi, karakterizasyonu ve bio-tutunma etkinliklerinin belirlenmesi

    Micro patterned heterogeneous polymer surfaces: synthesis, characterization and determination of bio-adhesion performances

    NEVİN ATALAY GENGEÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    BiyoteknolojiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL

  3. Mikro desenli gazlı detektörlerde iyon-iyonik kümelerin sinyal oluşumuna etkileri

    Effects of ions-clusters on the signal formation in the micro pattern gas detectors

    YALÇIN KALKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLHAN TAPAN

  4. Mikro desenli parçacık detektörleri için hesaplama yöntemleri

    Başlık çevirisi yok

    CANER SARI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBursa Uludağ Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZKAN ŞAHİN

  5. Rene 65 nikel esaslı süperalaşım malzemenin talaşlı imalat süreçlerinde mikro desenli kesici takımların incelenmesi

    An analysis of micro textured cutting tools in machining of nickel based rene 65 superalloy

    MECİT ÖZGÜR YAMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜMİT ER