Production of multilayer sio2/tio2 films with durable and antireflective properties on glass surfaces
Dayanıklı ve yansıma önleyici özelliklere sahip çok katmanlı sio2/tio2 filmlerinin cam yüzeyler üzerinde üretimi
- Tez No: 883961
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRİN İKİZLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bu tez çalışmasında, cam yüzeylerin ışık geçirgenliğini arttıran ve aynı zamanda çizilmeye karşı direnç gösterebilen kaplamaların üretilmesi amaçlanmıştır. Camlara yansıma önleyici (antireflektif) özellikler, SiO2 filmi kaplanarak sağlanmış; antireflektif kaplamaların dayanıklılığı için ise en üst tabakaya son bir TiO2 filmi kaplanmıştır. Filmler, sol-jel ve daldırma kaplama yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Silika ve titanyum çözeltileri, asit katalizörü eşliğinde hazırlanarak yoğun (sıkı) yerleşimli ve dolayısıyla dayanıklı kaplamaların eldesi hedeflenmiştir. Ancak, ışık geçirgenliğini artırmak için kaplama çözeltilerine çeşitli yüzey aktif madde (Tween20, Tween80, SDS) ve polimer katkıları (PEG300, PEG400, PEG1500, PEG6000, Pluronic F-127) eklenmiş ve kalsinasyon işlemi sonrası gözenekli antireflektif kaplamalar elde edilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında tek katmanlı SiO2 filminin ışık geçirgenliğini arttıracak birçok parametre incelenerek optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Silika konsantrasyonu, yüzey aktif madde ilavesi, polimer ilavesi, katkı maddesi konsantrasyonu parametreleri, 30-200 mm/dk olacak şekilde tüm çekme hızları için incelenmiştir. Benzer şekilde, yüksek geçirgenlik elde etmek için tek katmanlı TiO2 filmi, şu parametreler incelenerek optimize edilmiştir: titanyum konsantrasyonu, yüzey aktif madde katkısı, polimer katkısı, katkı maddesi konsantrasyonları ve çekme hızları. Elde edilen optimum koşullar daha sonra çok katmanlı kaplamaların üretiminde kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, çok katmanlı SiO2 kaplamaları, her katmanda gözenek hacmini alttan üste doğru artırarak üretilmiştir. Son adımda, çok katmanlı SiO2 kaplamalar, dayanıklılıklarını artırmak amacıyla optimize edilmiş TiO2 filmi ile kaplanmıştır. Kaplamaların optik özellikleri, 300-1400 nm dalga boyu aralığında geçirgenlik ve yansıma ölçümleri ile tayin edilmiştir. Kaplamaların dayanıklılığı, kurşun kalem sertlik testi ile belirlenmiştir. Camın ışık geçirgenliği yaklaşık %91,5'tir. Cam, tek katmanlı yoğun (gözeneksiz) silika filmler ile kaplandığında en ideal Si konsantrasyonu 0,6 M olarak belirlenmiş ve 300-1400 nm dalga boyu aralığında yaklaşık %94 ışık geçirgenliği elde edilmiştir. Katkı maddelerinin ilavesi ile elde edilen gözenekli filmler için, Tween80 ilavesinin en iyi sonuç verdiği bulunmuştur. [Tween80]/[Si]=0,2 mol oranında 380-1400 nm dalga boyu aralığında %96-97 ışık geçirgenliğine ulaşılmış ve çok katmanlı silika kaplamaları için uygun katkı maddesi olduğu belirlenmiştir. Polimer katkı maddelerinde ise özellikle PEG6000 içeren polimer kaplamalar, yüzey gözenekleri aracılığıyla yüksek ışık geçirgenliği göstermiştir. Ancak Tween80 ile yapılan denemeler daha başarılı olmuştur. Tek tabaka olarak üretilen TiO2 kaplamalar, bütün çekme hızlarında camın ışık geçirgenliğini düşürmüştür. Ayrıca, farklı mol oranlarında Tween80 yüzey aktif maddesi eklenerek ışık geçirgenliğini arttırmaya yönelik kaplamalarla da önemli bir değişiklik elde edilememiştir. Gözenek boyutunun üst katmana doğru arttığı, yoğun silika ve Tween80 içeren kaplamaların üst üste eklenmesiyle farklı bir çok katmanlı kaplama denemelerinde 380-1400 nm dalga boyu aralığında %98,5'lik çok yüksek ışık geçirgenliği sağlanmıştır. 4 katmandan oluşan bu çoklu SiO2 kaplamalarda, kaplama kalınlıkları çekme hızları değiştirilerek ayarlanmıştır. Çok katmanlı kaplama yaklaşımı umut verici sonuçlar sergileyerek %2'lik yansıma değerine düşülmüştür. Antireflektif filmlere hidrofobik özellik kazandırmak için çok tabakalı bu filmler HMDS (Hekzametildisilazan) çözeltisi ile kaplanmıştır ve HMDS kaplama sonrası ışık geçirgenliği neredeyse değişmemiştir. Çok katmanlı filmlerin dayanıklılığını arttırmak için en üst tabakaya gözenekli TiO2 filmi kaplandığında ise geçirgenliğin sadece %0,5 değerinde düştüğü görülmüş ve çizilme dayanımı artmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the aim was to produce coatings that increase the light transmittance of glass surfaces while also providing resistance against scratching. Antireflective properties on glass were achieved by coating with a SiO2 film, and for durability of the antireflective coatings, a layer of TiO2 film was applied. Films were produced using sol-gel and dip coating methods. Silica and titanium solutions were prepared with acid catalysts to obtain dense coatings aimed at durability. However, various surfactants (Tween20, Tween80, SDS) and polymer additives (PEG300, PEG400, PEG1500, PEG6000, Pluronic F-127) were added to coating solutions to increase light transmittance, resulting in porous antireflective coatings after the calcination process. In the first stage of the study, optimization was conducted by examining various parameters to enhance the light transmittance of single layer SiO2 film. Silica concentration, surfactant addition, polymer addition, and additive concentration parameters were investigated for all withdrawal speeds ranging from 30-200 mm/min. Similarly, to achieve high transmittance, single layer TiO2 film was optimized by examining parameters such as titanium concentration, surfactant addition, polymer addition, additive concentrations, and withdrawal speeds. The obtained optimum conditions were then used in the production of multilayer coatings. In the second stage of the study, multilayer SiO2 coatings were produced by increasing pore volume in each layer from bottom to top. In the final step, multilayer SiO2 coatings were coated with optimized TiO2 film to enhance their durability. The optical properties of coatings were determined by transmittance and reflectance measurements in the 300-1400 nm wavelength range. The durability of coatings was determined by the pencil hardness test. The light transmittance of glass is approximately 91.5%. When glass was coated with single layer dense (non-porous) silica films, the ideal Si concentration was determined to be 0.6 M, achieving approximately 94% light transmittance in the 300-1400 nm wavelength range. For porous films obtained by using additives, Tween80 addition showed the best results. At a [Tween80]/[Si] ratio of 0.2 M, a transmittance of 96-97% was achieved in the 380-1400 nm wavelength range, indicating that Tween80 is a suitable additive for multilayer silica coatings. Among polymer additives, coatings containing PEG6000 showed high light transmittance through surface pores. However, experiments with Tween80 were more successful. Single-layer TiO2 coatings reduced the light transmittance of glass at all withdrawal speeds. Additionally, coatings aimed at increasing light transmittance by adding Tween80 surfactant at different molar ratios did not show significant changes. By increasing pore size towards the upper layer and stacking dense silica and Tween80-containing coatings, a very high light transmittance of 98.5% was achieved in the 380-1400 nm wavelength range in different multi-layer coating experiments consisting of 4 layers, where coating thicknesses were adjusted by changing the withdrawal speeds. The multilayer coating approach showed promising results, reducing the reflectance value to 2%. To impart hydrophobic properties to the antireflective films, these multilayer films were coated with HMDS (hexamethyldisilazane) solution, and the light transmittance remained almost the same after HMDS coating. When a porous TiO2 film was coated on the top layer to increase the durability of multilayer films, the transmittance only decreased by 0.5%, and scratch resistance was increased.
Benzer Tezler
- Enerji ihtiyacının karşılanmasında doğalgaz ve rüzgâr kaynaklı enerji çevrim santralleri; yatımlar üzerine stratejik bir analiz
Natural gas and wind based cycle plant in supplying the needs of energy reguirement; a strategic analysis on investments
GÜVEN KARAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İşletmeOrdu ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KADİR AKSAY
- Endüstriyel çalışma ortamlarında otomatik aydınlık kontrolü
Automatic lighting control on industry
METİN ORTATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik BilimleriBozok ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ORHAN ER
- Dokulu ve dokusuz yüzeylerde baskı sistemlerini devreye sokarak yeni teknolojilerle üretilen kumaşların test ve sonuçları
The tests and results of the fabrics that are put in production by printing process through new technologies on wowen and non-wowen surfaces
MÜGE YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiHaliç ÜniversitesiTekstil ve Moda Tasarımı Ana Sanat Dalı
YRD. DOÇ. H. ALTAN ORAN
- Sanayi işletmelerinde üretim kayıplarının muhasebeleştirilmesi ve bir uygulama
Accounting of production losses in industrial businesses and an application
İLYAS YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İşletmeKırıkkale Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CİHAT KARTAL
- Müşteri ilişkileri yönetiminde süreç, proje yönetimi yaklaşımı ve emlak sektöründe uygulaması
Process, project management approach of customer relationship management and application in real estate sector
OĞUZHAN UĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHaliç ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN ÖZDEN