Süper Hidrofobik Kaplama Nedir?

Son zamanlarda sıklıkla gördüğümüz nano teknolojik ürünlerden olan su geçirmeyen ya da sıvının asıl yüzeye temas etmesini önleyen ürünler süper hidrofobik kaplamayla üretilmektedir. Bu yazımızda süper hidrofobik kaplamanın ne olduğunu ve nasıl çalıştığını inceledik.

A- A+

30.07.2016 tarihli yazı 29694 kez okunmuştur.

Ana fonksiyonu yüzeyi suya karşı korumak ve gelen suyu olduğu gibi yansıtarak yüzeyden uzaklaştıran nano boyutlu kaplamaya süper hidrofobik kaplama denir. Son zamanlarda birçok bilim insanının ilgisini çeken süper hidrofobik yüzey teknolojisi ile bilim insanları araştırmalarını genişleterek yüzeyi aynı malzemeyle kaplayacak ve her türlü sıvının asıl yüzeye temasını engelleyecek şekilde çalışmalarını artırdı.

►İlginizi Çekebilir: Malzeme Türleri

Süper hidrofobik kaplama birçok farklı materyalden yapılabilmektedir. Kaplama için kullanılan temel materyaller;

► Manganez Oksit Polistiren (MnO2/PS) nano-komposit
► Çinko Oksit Polistiren (ZnO/PS) nano-komposit
► Çökeltilmiş Kalsiyum Karbonat
► Karbon Nano-Tüp Yapılar
► Silika Nano kaplama

►İlginizi Çekebilir: Kaplama Teknikleri ile İlgili Standartlar

Silika bazlı kaplamalar, oldukça maliyetli olan bir kaplama türüdür. Bunlar jel tabanlı yapısı sayesinde daldırma yöntemi ile veya aerosol sprey yolu ile nesneye kolayca uygulanabilmektedir. Oksit polistiren komposit kaplama jel tabanlıya göre daha dayanıklıdır ancak yüzeye uygulama aşamaları çok daha karmaşık ve maliyetlidir. Karbon nano-tüp yapılarda aynı şekilde maliyetli olup mevcut teknoloji ile üretmek çok daha zordur. Bu durumda, silika bazlı jeller bu seçenekler içinde şimdilik en ekonomik olanıdır. Araştırmacıların dallı yapıda hidrokarbon, düşük yüzey enerjisi malzemesi (LSEM) olarak adlandırdıkları çalışmanın test ve üretim aşamaları Swansea Üniversitesi Bay Kampüsü Enerji Güvenliği Araştırma Enstitüsü, araştırma görevlisi Shirin Alexander liderliğinde gerçekleştirilmiştir.

Alexander, kolayca sentezlenen alüminyum oksit nano tanecikleri karboksilik asitler ile yeniden yapılandırarak çok çatallı hidrokarbon zincirlerine dönüştürdü. Bu dikenli zincirler yüzeyi pürüzlü hale getirerek suya karşı ilk savunma hatını oluşturur. Hidrofobik malzemelerin karakteristik özelliği olan bu pürüzlülük bir hava katmanı tutarak su taneleri ile yüzey arasındaki teması minimize eder ve suyun kayıp gitmesine olanak sağlar.

Süper hidrofobik kaplamanın, kaplanan ekipmanlarda korozyonu önlemesi, kirlenmeyi engellemesi ve diğer tehlikeli kimyasallardan koruması gibi pratikte birçok kullanım alanı vardır. Yüzeyin su yansıtıcılığı dikkate alınması gereken en önemli faktördür. Çünkü süper hidrofobik yüzeylerde suyun temas açısı 150 dereceden daha fazladır. Doğada çokça hidrofobik yüzey örneği bulunmaktadır. Bunlar; nilüfer yaprağı, kelebek kanatları, ördek tüyleri gibi sıralanabilir. Doğadan ilham alınarak düşünülmüş süper hidrofobik yüzeyler iki yaklaşım kullanılarak elde edilebilir. Birinci yaklaşım, katı yüzey kimyasal olarak daha zayıf bir malzemeyle yükseltilir. İkinci yaklaşım ise nano ve mikro boyutlu yapılar ile yüzeye bir tabaka yapılır ve bu ölçekteki katman sayesinde tamamıyla suyun yüzeye olan teması engellenmiş olur.

Süper hidrofobik teknolojisinin birçok endüstri sahasında kullanım alanı vardır. Bunların başında denizcilik endüstrisi gelmektedir. Bu teknoloji geminin suyla temas eden bölümlerinde istenmeyen mikroorganizmaların gelişmesini ve türemesini engeller ayrıca gemilerde daha hızlı gitmeye olanak sağlar ve yakıt maliyetinin azalmasına katkıda bulunur. Bunun dışında süper hidrofobik kaplama otomotiv endüstrisinde, ön camın üzerinde su takılmalarını engellemek için kullanılmaktadır. Sağlık sektöründe, bu kaplamalar uzun süre dayanıklılıkları ve anti bakteriyel özellikleri sayesinde cerrahi aletlerde kullanılmaktadır.

Süper hidrofobik kaplamalar mikro ve nano yapılarından dolayı hassas ve narin yapıdalar dır. Bu yüzeyler temizlik sırasında ya da herhangi bir sıyrıkta kolayca zarar görebilmektedir bu nedenle kaplamaların kullanımı sürekli harekete eğilimli olan giyim alanı yerine genellikle elektronik cihazlar üzerinde tercih edilir. Tekneler gibi sürekli sürtünmeye maruz kalan nesnelerde ise yüksek derecede koruma için belirli periyotlarda kaplamanın yenilenmesi gerekmektedir.

Süper hidrofobik kaplama için yaygın olarak kullanılan malzeme silikadır. Silika, jel yapısı sayesinde hemen her yüzeye uygulanabilmektedir. Bir diğeri ise Oksit-Polistiren olarak isimlendirilen ve daha kalıcı etkisi olan jel temelli kaplamadır. Ayrıca kimyasal zorlanmalar ve korozyona karşı süper etkin bir koruma sağlamaktadır ancak ekonomik açıdan pek uygun olmayıp maliyeti oldukça yüksektir. Bu tip jel temelli kaplamalar kullanımda olan en popüler, uygun ve etkin metotlardır.

Kaynak:

Teknology.org