Synthesis of aerogel coatings and investigation of anti-icing performances
Aerojel kaplamaların sentezi ve buzlanma önleme başarımlarının incelenmesi
- Tez No: 833306
- Danışmanlar: DOÇ. NİLAY GİZLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Buzlanma hava araçlarından güneş panellerine, rüzgâr türbinleri ve elektrik hatlarına kadar birçok sistemde çeşitli problemlere (güvenlik zafiyetleri, proses durması, arıza, ekipman ömründe kısalma, ekonomik kayıplar vb.) neden olmaktadır. Hayatımızın birçok alanında karşılaştığımız buzlanma problemi için buzlanma önleyici/geciktirici kaplamaların geliştirilmesi etkili bir yöntemdir. Bugüne kadar yapılan çalışmaların çoğunluğu yüzeylere su iticilik (hidrofobiklik) özelliğinin kazandırılmasının beraberinde buzlanmazlık özelliğini getirmesine odaklanmıştır. Bu çalışmalar, hidrofobik yüzey tasarımında yüzey mikro-nano pürüzlülüğünün etkili bir strateji olduğu düşüncesine dayanmaktadır. Ancak son zamanlarda süperhidrofobik yüzeylerin pürüzlülüğünün farklı çevresel koşullarda buz oluşumunu önlemede yetersiz kaldığını ortaya konmuştur. Diğer bir etkili strateji ise yağlayıcı ile aşılanmış gözenekli destek kullanımıdır. Bu stratejide de yağlayıcının zamanla yüzeyi terk etmesi ile istenilen özellikler yitirilmektedir. Bu çalışmada, buzlanmaz yüzey tasarımında etkili oldukları düşünülse de zafiyetleri bulunan bu iki yöntem birlikte kullanılarak hibrit bir yüzey kaplaması tasarlanmıştır. Ortaya çıkan sinerji ile iki yöntemin dezavantajlarının elimine edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, buzlanma önleyici/geciktirici, çok işlevli aerogel kaplamalar sol-jel yöntemiyle sentezlenmiş ve cam yüzeylere kaplanmıştır. Hazırlanan kaplamaların Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), temas açısı analizleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Buzlanmazlık özelliklerinin incelenmesine yönelik, tasarlanan buz adezyon cihazı ile yüzeylerdeki buz adezyon kuvvetleri ölçülerek sonuçlar incelenmiştir. Sentezlenen hibrit kaplamalar ile buz adezyon mukavemeti kaplamasız cama göre %88,6'ya kadar düşürülmüştür. Bu yüksek lisans tez çalışmasında sentezlenen çift katlı hibrit silika aerojel kaplamaların buzlanmaz yüzey tasarımında ümit vaat edici adaylar olabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Icing causes various problems (security weaknesses, process stoppages, malfunctions, shortening of equipment life, economic losses, etc.) in many systems from aircraft to solar panels, wind turbines and power lines. The development of anti-icing/ice-phobic coatings is an effective method for the icing problem we encounter in many areas of our daily lives. Most of the studies carried out to date have focused on providing the ice-phobic feature due to the water repellency (hydrophobicity) of surfaces. These studies are based on the idea that surface micro-nano roughness is an effective strategy in hydrophobic surface design. Recently, however, it has been demonstrated that the roughness of superhydrophobic surfaces is insufficient to prevent ice formation under different environmental conditions. Another effective strategy is the use of slippery liquid infused porous structures. In this strategy, the desired properties are lost as the lubricant leaves the surface over time. In this study, a hybrid surface coating was designed by using these two strategies together, which are thought to be effective in ice-phobic surface design but have drawbacks. It is aimed to eliminate these disadvantages of the two strategies with the resulting synergistic effect due to the hybrid approach. For this purpose, anti-icing/ice-phobic, multifunctional aerogel coatings were synthesized by sol-gel method and coated on glass surfaces. The characterizations of the prepared coatings were carried out by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), contact angle analysis. In order to examine the anti-icing properties, the results were examined by measuring the ice adhesion forces on the surfaces with a self-designed ice adhesion device. With the synthesized hybrid coatings, the ice adhesion strength has been reduced up to 88.6% compared to the bare glass. It was concluded that the dual-layer hybrid silica aerogel coatings synthesized in this master thesis study could be promising candidates for ice-phobic/anti-icing surface design.
Benzer Tezler
- Yüksek ısı yalıtımı sağlayan esnek aerojel yapıların üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of flexible aerogel structures providing high heat insulation
ABDULLAH TAV
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiPolimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM AKYILDIZ
DOÇ. DR. YAHYA ÖZ
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU
- Organically modified silica based nanomaterials for functional surfaces
Fonksiyonel yüzeyler için organik olarak modifiye edilmiş silika nanomalzemeler
HÜLYA BUDUNOĞLU
Doktora
İngilizce
2012
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR
- Development of composites of silica aerogels with hydroxy-terminated poly(dimethylsiloxane)
Silika aerojellerin hidroksil-son gruplu-poli(dimetilsilokzan) ile kompozitlerinin geliştirilmesi
DENİZ ŞANLI
Doktora
İngilizce
2014
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Development of aerogel based optofluidic microreactors
Aerojel tabanlı optofluidik mikroreaktörlerin geliştirilmesi
YAPRAK ÖZBAKIR
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY