Katalog

www.iku.edu.tr TC İSTANBUL KÜLTÜR ÜNİVERSİTESİ BİLİM KÜLTÜR VEEĞİTİM Nanoteknoloji Uygulamaları: Paslanmayı Geciktiren Süper Su İtici Kaplamalar Polimerlerden yararlanarak yüzeylerin korunması elli yılda büyük bir gelişme göster- di. Yüzey kaplamalar uçak, otomotiv, ambalaj üretiminde, askeri ve endüstriyel giysi imalatında yaygın olarak kullanılıyor. Doç.Dr. Nihal Sarıer (Istanbul Kültür Üni.), Prof.Dr.Emel Önder (Istanbul Teknik Üni.) K aplama yüzeyler bir yandan <,izilme sıyrık gibi fizik- scl etkilerden yüzeyi korurken diğer yandan dıştan iye kiitı, sıvı ya Ja gaz gec/işine engel olarak alttaki tabakanın korunmasını sagiar. Ancak kaplama malzemelerin kendileri dc belirli hir mckanik ve kiınyasal dayanıma sa- hiprir. Yüzeyde oluşabilen cizik ya da ufak bir gözenekten esas malzemeye ulaşan asit yagmuru, ruzlu su ya da diger pas yapıcı ve aşındırıcı kimyasallar aşınına ve korozyona neden olur. Malzeme körozyonu: Aşınma ve paslanma: Mı-raller, po- limerler, seramikler ve kompozirlerde gözlcnen korozyon ola- yı, malzcmenin (,vvresi ile kimyasal olarak etkileşmesi so- nucu bozunması olarak tanıınlanır. Bozunma sonucunda mal- zemenin fiziksel ve kimya- sal özellikleri de£jiş,ir. Malzemelerin aşınma ve pa.s!anma ınaliyeti diinya ı^ıpında bir yılda yakla;ık 3,3 trilyım TL (2,2 trilyon dolar) gibi çx>k yüksek bir deftere karşılık gclir. Hem ekonomik sonuı,'ları bakı- ınından, hem de uc;ak ka- zaları ^ibi telafisi müınkün olmayan kazaların ve (,vv- re kirliliginin önlenmesi bakımından a$ınma ve paslanınanın yavaşlatılma.sı ya da dur- dunılması araştırma (,'ahjmalannda (,x>k önemli bir yer tut- maktadır. İnşaat, araba, u(,*.ık-uzay başra olınak üzere pek <,ı>k cn- düstride en yaygın olarak kullanılaıi malzemeler metaller ve metal alaşımlardır. Kısaca paslanma olarak adlandırılan nıe- tal korozyonu, yiizeyde haşlayan ve genellikle malzenıenin iç kısımlarına doğru ilerleyen bir clcktrokimyasal pil tep- kimesidir. Bıı tepkime sulu ortamda özellikle de tuzlu su or- tanunda hızlanır. (bakınız Şekil 1) Süper su itici "Lotus etkili" nano malzemelerle yüzey kap- lama: Bilindiği gibi çımurlu sularda yajayan lotus (Neluınbo nucifcm: blilüfer (jçeği) bitkisinin yaprakları kir tutmaz, üze- rindeki su damlacıkları yüzcyden kolayca kayarak uzakla- ;ır. Lotus bitkisinin kendini temizleme mekanizmasından yararlanarak, su ile yüzey arasındaki temas açısının 150°'den büyük oldugu yani suyıın yüzeyde tutunamadığı süper bid- rofobik (su sevmez) kendini temizleyebilen malzemeler ve tekstiller üretildi. Bunun ardından, pek (,x»k araştırmacı "Lotus Etlûsi"nden yararlanarak metallerde ve veşitli kompozitlerde a^ınınayt ve paslanmayı engelleyici yüzey kaplamalann yapılması, giy- si sistemlerinde kimyasal ve biyolojik etkilerden korunma özelliklerinin geli^tirilmesi ı,"alı;malanna başladı. Doğal hidrofobluk Biyomimetik yüzey Süpmhımlbik kaplamalar Paslanmanın engellenmesi Şekil 2- Süperhidrofobik biyomimetik yüzeylerin kaşfedilmesi, su itici paslanmayı engelleyi- ci kaplamalann geliştirilmesini sağlamıştır. Süperbidrofobikliğin .sağlanması için boya ya da kap- lama malzeınesinin i(,ine su itici özellikte önce 100 um - 50 um boyutlarında ömeğin silika ( S1O2) tanecikler ka- tılmakta, daha sonra bir kimyasal tepkime ile boyutları 70 nm-lnm aralığında değişen polimer esaslı nano tanecik- ler mikro raneciklerin üstünde olujturulmaktadır. Şekil 3'de taneciklcrin yakla^ık 300 farklı hiyerarşik düzende yer al- dıgı bu tür bir kaplama malzeınesinin taramalı elekrron mik- roskop görüntüsü verilıniştir. Mikro ve nano raneciklerin hiyerarşik bir düzen i(,"inde bir arada bulunması sayesinde, pürüzlü yüzeyin ve yüzey alanının ola- frınüstü arttırıldığı ve böylece su ile yü- zey arasındaki temas a<,ısının 165°'yi bulduğu, su damlacıkların yuvarlanma a^ısının 0,3°'ye kadar düştüğü yüzeyler el- de edilebilmektedir. Genellikle poliüretan esaslı malze- melcrden ürctilen süper su itici kapla- malar yüzeyde paslanma ve bozunma tepkimelerini olaganüstü yavaşlat- maktadır. Şekil 4'de nızlu su i<,inde liek- Şekil 3- (a) 400 nm'lik tanecikler üzerinde 20 nm'lik süper su itici tanecikler, (b) 400 nm'lik tanecikler üzerinde 70 nm'lik süper su itici tanecikler Su damlası Şekil 1: Sulu ortamda demir bir yüzeyde paslanma letilerek bızlandınlmış korozyon deneyi yapılan iki ayrı (,«- lik panelin fotografları incelendiğinde süper su itici yüze- yin paslanmayı neredeyse durdurduğu görülmcktedir. Kuşkusuz bu buluş, korozyonla mücadelcde önemli bir yer tutacaktır. Kendini temizleyebilen tekstiller ve korozyonu engel- leyici kaplamalar başta olmak üzere süper su iticiler gok ge- niş uygulama alanları bulmaktadır. Runlar su geçirmez ku- maşhır, leke tutmaz duvarlar, kendini remizleycbilcn lavabo ve pisuvarlar, duşa kabinler, güne; panelleri, gökdelen canı- lar1, otomobil ve diğer taşıtların camları, donnıaz (antifriz) yüzeyler olarak sıralanabilir. Ülkemizde endüstriyel ürün tasarımı ve üretiminde katma dejjeri yüksek malzemelere yönelme çiibalarında, nanoteknoloji yardımı ile süper su iti- ci kaplama ve tekstil üretimi önemli bir yer tutabilir. Kaynaklar: F. Presucl-Moreno, M. A. Jakab, N. Taillcart, M. Goldnıan, J. R. Scully, 'ti)msionresistantmetallic ciKitinKs", Materials Tıxlay 11(10X2008)14-23. B.E. Kcıene, Shi-Hau Own, RicharJ S. Taushanoff , "Self Healing Superhydrophobic Coatin)<s For Corrosion Protection", 2009 LHîGımısion Gınfercncc, Au«ust 10-14 2009, Washington. Masashı Miwa,Akira Nakajima.Akira Fııjishima, Kazuhito Hashinıoto, Tııshiya Watanabe, "Effects of the Surface Roughness on Slkling Anj{les of Water Droplcts on Superhydrophobic Surfaces", LanK muir, 16 (H) (2000) 5754-5760. Tao Liu , Yanshenj; Yin, Shou#mg ('hena, Xııetinj; C^hang, Sha Cheng, "Supcr-hydrophobit surfaces ıınpri)ve corrosion rc- sislance of cı>p|ier in seawater", Eleclrochiınica Acra 52 (2007) 1709-3713. Çelik levha (kontrol gr) d jsüper su itici poliüretan fcile kaplanmtş çelik levha \ Şekil 4. (a) Kontrol grubu. A-Endüstride kullanıl- makta olan bir boya ile boyanmış çelik levha. (b) Deney grubu: Süper su itici ile kaplanmış çelik levha co CNJ KULTUR •OLTOH muı r/«lHıDnw n u