Exploring interfacial structure near a hydrophobic surface: A computational study
Hidrofobik bir yüzey yakınındaki arayüzey yapısının araştırılması: Hesaplamalı bir çalışma
- Tez No: 937230
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPARSLAN OZTEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Lehigh University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Sulu çözeltiler ile hidrofobik politetrafloroetilen (PTFE) arasındaki arayüzey etkileşimlerini incelemek amacıyla moleküler dinamik (MD) simülasyonları gerçekleştirilmiş; literatürdeki önemli bilgi boşlukları doldurulmuş ve suyun düzlemsel hidrofobik arayüzeylerle olan atomik düzeydeki etkileşimleri hakkında yeni bilgiler sunulmuştur. İlk olarak, Titanocene Dichloride (TD) araştırmalarındaki eksiklikleri gidermek ve PTFE simülasyonlarını deneysel verilerle doğrulamak amacıyla TD ve PTFE için kuvvet alanı parametreleri geliştirilmiştir. Ardından, tuzluluk ve sıcaklığın su damlacıklarının ıslanabilirliği üzerindeki etkileri incelenmiş ve PTFE'nin hidrofobikliğinin artan tuzluluk ve sıcaklıkla birlikte yükseldiği gösterilmiştir. Bu gözlemler, PTFE yüzeyinden iyon ayrışmasını ortaya koyarak, suyun yapısındaki bozulmalar ve damlacık yayılmasındaki değişiklikler hakkında önemli bilgiler sunmuştur. Son olarak, gözenekli ve gözeneksiz PTFE membranlar üzerinde tuzlu ve saf su levhalarının etkileşimlerini incelemek amacıyla yeni bir arayüz sistemi tasarlanmıştır. Bu çalışma, buhar köprüsü oluşumu, su levhalarının neden olduğu bükülme, gözenek temas açılarındaki değişimler ve iyon ayrışması gibi konulara ilişkin yeni bulgular sunmuştur. Tuzluluğun, buhar köprüsünün kalıcılığını uzattığı, birleşmeyi geciktirdiği, deformasyonu artırdığı ve gözenekli bölgede daha yüksek iyon konsantrasyonlarına yol açtığı tespit edilmiştir.Bu bulgular, hidrofobik yüzeylerle su levhası etkileşimlerinin anlaşılmasını derinleştirecek ve tuzdan arındırma ve membran teknolojisinin ilerlemesine yardımcı olacaktır.
Özet (Çeviri)
Molecular dynamics (MD) simulations were conducted to investigate the interactions at the interface between aqueous solutions and hydrophobic polytetrafluoroethylene (PTFE), filling significant knowledge gaps in the literature and providing novel insights into the atomic-level interactions of water with planar hydrophobic interfaces. First, force field parameters for Titanocene Dichloride (TD) and PTFE were developed to address gaps in TD research and to validate PTFE simulations against experimental data. Subsequently, the effects of salinity and temperature on water droplet wettability were investigated, showing that PTFE's hydrophobicity increases with higher salinity and temperature. Observations revealed ion segregation away from the PTFE surface, offering crucial insights into disruptions in water structuring and changes in droplet spreading. Lastly, a new interfacial system was designed to simulate interactions between saline and pure water slabs on both porous and non-porous PTFE membranes. This led to novel findings on vapor bridge formation, slab-induced bending, variations in pore contact angles, and ion segregation. Salinity was found to prolong vapor bridge persistence, delay coalescence, increase deformation, and result in higher ion concentrations within the porous region. These findings will deepen the understanding of water slab interactions with hydrophobic surfaces and help advance desalination and membrane technology.
Benzer Tezler
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Enhancement of compatibility of polyethylene/polyvinyl acetate blends by irradiation of polyethylene
Polietilen/polivinil asetat karışımlarının uyumluluğunun polietilenin ışınlanması ile yükseltilmesi
ZAKİR YILMAZ
- Siyah fosfor temelli yeni nesil nanomalzemelerin yapay fotosentez ve biyomolekül tayinindeki uygulamaları
Applications of artificial photosynthesis andbiomolecule determination of black phosphorus basednew generation nanomaterials
GİZEM YANALAK
Doktora
Türkçe
2022
BiyokimyaSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İMREN HATAY PATIR
- Kauçuk hamurunun mekaniksel özelliklerinin kenevir lifi ile iyileştirilmesi
Enhancement of mechanical properties of rubber compounds with hemp fibers
CEMAL GÜNER
- H-BN nanostructures; synthesis and applications
H-BN nanoyapılar; sentez ve uygulamaları
DENİZ KÖKEN
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ