Tribological transfer of polytetrafluoroethylene onto silicon oxide and polymer surfaces
Politetrafloroetilenin silikon oksit ve polimer yüzeylere tribolojik transferi
- Tez No: 395456
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİK SÜZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Bu çalışmanın temel amacı politetrafloroetilen (PTFE)'in termal olarak oksitlenmiş silikon, polisitren (PS), polivinil klorür (PVC) ve polimetil metakrilat (PMMA) yüzeylere tribolojik transferinin doğasını anlamak, bununla birlikte tribolojik madde transferi sırasında ya da sonrasında polimer-yarıiletken ve polimer-polimer arayüzlerinde meydana gelebilecek kimyasal bağ oluşumlarını incelemektir. PTFE'nin transfer edildiği yüzeylerin ıslanabilirlik özelliklerinin düzenlenmesi de amaçlanmaktadır. Bu hedefler doğrultusunda, araştırmanın ilk bölümü silikon oksit ve polimer alt katmanların hazırlanması ve bu alt katman yüzeylerinde istenilen PTFE desenlerinin oluşturulması amacıyla tribolojik transfer yönteminin kullanımı üzerine yoğunlaşmıştır. Bu transferin gerçekleştirilmesi, silikon oksit ve polimer örneklerin üzerinde bir PTFE parçasının kaydırılması suretiyle, yüzeyler arasında sürtünme meydana getiren basit bir ekipmanın tasarlanmasıyla sağlanmıştır. Tribolojik etkileşimin temas kuvveti açısından kademeli olarak artışının gözlemlenmesi amacıyla, eğimli alüminyum plakaların üzerine yerleştirilen bazı örneklerde kayma hareketinin gerçekleştiği yönde çok hafif bir meyil (∼0.5◦) uygulanmıştır. Buna ek olarak, örneklerin zamana ve çeşitli organik çözücüler ve kaynar suyla yıkama / temizleme süreçlerine karşı dayanıklıklarını keşfetmek amacıyla kullanılan prosedürler yine bu bölüm içerisinde verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, PTFE ile temas eden silikon oksit ve polimer yüzeylerin karakterizasyonu, X-ışını Fotoelektron Spektroskopi (XPS), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Transform Infrared (Kızılötesi) Spektroskopi (FT-IR) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. PTFE'nin silikon oksit ve polimer yüzeylere en hafif temasta bile güvenilir bir biçimde geçtiğini gösteren XPS sonuçları elde edilmiş; SEM ve AFM görüntüleri karşı silikon oksit yüzeylere sağlam morfolojik değişikliklerin uygulandığını desteklemiştir. Karşı silikon oksit yüzeylere tribolojik PTFE transferinin kademeli olarak artışı için eğimli alüminyum plakaların kullanıldığı deneylerde, temas kuvvetindeki artışla, transfer edilen PTFE'nin miktarı arasındaki ilişki, PTFE transferini gerçekleştirmek için gereken 5 kPa değerindeki minimum görünür temas basıncının hesaplanması için bize yardımcı olmuştur. Zamana ve çeşitli kimyasal yıkama işlemlerine karşı desenlerin gösterdiği dayanıklılık, etkileşimin yüksek ihtimalle kimyasal bağlarla oluştuğu yönündeki önermemize yol göstermiştir. Silikon oksit yüzeylerinin ıslanabilirlik özelliklerinin izlenmesi amacıyla uygulanan temas açısı ölçümleri, PTFE transferiyle silikon oksit yüzeylerin hidrofobik özelliklerinin, transfer edilen desene bağlı olmak üzere, önemli ölçüde artırılabildiğini göstermiştir. Bulguların tümü PTFE'nin çeşitli karşı yüzeylere tribolojik transferinin basit bir prosedürle mümkün olduğunu, bu transferin de akademik ve ticari anlamda önemli olduğunu kanıtlar niteliktedir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this study is to understand the nature of tribological transfer of polytetrafluoroethylene (PTFE) onto counter thermally-oxidized silicon, polystyrene (PS), polyvinylchloride (PVC) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) surfaces, as well as investigating the possible formation of chemical bonds arising at polymer-semiconductor and polymer-polymer interfaces, while or after tribological material transfer. Tuning the wettability characteristics of PTFE transferred surfaces is also aimed. Within these purposes, first part of the research focused on the preparation of silicon oxide and polymer substrates and the utilization of tribological transfer method in order to form desired PTFE patterns on these surfaces. The realization of this transfer was provided by the design of a simple rig to bring about a friction between the surfaces via sliding a piece of PTFE on silicon oxide and polymer specimens. In order to monitor the tribological interaction in a gradual manner as a function of increasing contact force, a very mild inclination (∼0.5◦) along the sliding motion was also employed in some specimens mounted on the inclined aluminum supports. In addition, procedures used to explore the stability of specimens against time and washing / cleaning practices using various organic solvents and boiling water are given within this part. In the second part of the work, characterization of PTFE-contacted silicon oxide and polymer surfaces was carried out using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Atomic Force Microscopy (AFM). XPS results were obtained, which revealed that PTFE was faithfully transferred onto the silicon oxide and polymer surfaces upon even at the slightest contact; SEM and AFM images reinforced that stable morphological changes could be imparted onto the counter silicon oxide surfaces. In experiments where the inclined aluminum supports were used to create gradual tribological transfer of PTFE onto counter silicon oxide surfaces, use of relation between the increase in contact force with respect to transferred amount of PTFE helped us to estimate the minimum apparent contact pressure needed to realize the PTFE transfer, which was found to be about 5 kPa. Stability of the patterns imparted towards time and various chemical washing processes lead us to postulate that the interaction was most likely occurred with formation of chemical bonds. Contact angle measurements, which were carried out to monitor the wettability of the silicon oxide surface, showed that upon PTFE transfer the hydrophobicity of the SiO2 surface could be significantly enhanced, depending on the pattern sketched onto the surface. All of these findings show that tribological transfer of PTFE onto various counter surfaces is possible by a simple procedure, which has both academical and commercial importance.
Benzer Tezler
- Çeşitli katkılı ve katkısız polimer yatakların sürtünme ve aşınma karakteristiklerinin deneysel tayini
Başlık çevirisi yok
VEDAT TEMİZ
Doktora
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ
- Grafen oksit katkılı polimer nanokompozitlerin çeşitliözelliklerinin incelenmesi
Investigating various properties of graphene oxide doped polymer nanocomposites
OĞUZKAN ŞENTÜRK
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- Geri dönüşümlü kesme sıvısının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
The study of the tribological properties recycled cutting fluid
AHMET ENES SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTUĞRUL DURAK
- PA 66 kompound malzemeden imal edilmiş asansör kapı makaralarının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Analyses of the tribological characteristics of elevator door rollers made of compound PA 66 material
YUSUF EREN ERDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- Investigations on brake squeal and tribological performance of lightweight and conventional disc brake rotors
Başlık çevirisi yok
ONUR KADEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiUniversity of LeedsDR. SHAHRİAR KOSARİEH
DR. RAYMOND HOLT