Sıvı mermer damlası sentezi ve uygulamaları

Abstract

Bir sıvı damlasının buharlaşması doğadaki temel olaydan biridir. Önemli bir rolü olduğu için sis ve bulut oluşumu, püskürtmeli benzin motorları, püskürtmeli yazıcılar, tarımsal ilaçlama gibi birçok karmaşık sistemlerde son birkaç yüzyıldır araştırmacıların ilgi odağı olan bir konu olmuştur.Sıvı mermer damlası etrafı hidrofobik bir toz ile kaplanarak ıslatmayan yapılan su ve diğer sıvı damlalarıdır. Katı yüzeyler üzerinde katıyı ıslatmadan ve arkalarında kalıntı bırakmadan hızlıca taşınabilirler. Üzerlerinde bulundukları katı yüzey (substrat) ile temasın bulunmayışı kirlilik problemlerini önler ve yüksek yer değiştirme hızı oluşturur. Ayrıca, bir sıvı mermer damlasının hareketi için gerekli kuvvet oldukça küçüktür.Sıvı mermer damlasının ömrü kullanılan hidrofobik toz ve sıvıya bağlıdır. Eğer kullanılan sıvı çok uçucu yani buharlaşması kolay olan bir sıvı ise zamanla sıvı buharlaştıkça sıvı mermer damlası da deformasyona uğrayacak ve sonunda yok olacaktır. Ama buharlaşması daha zor olan bir sıvı kullanıldığında sıvı mermer damlası da varlığını o derece koruyacaktır. O sebeple bir sıvı mermer damlasının kullanılacağı yere göre oluşturulacağı sıvının buharlaşma hızı önemlidir.Bu çalışmada öncelikle su ve grafit kullanılarak ilk kez sıvı mermer damlası üretildi. Daha sonra grafit sıvı mermer damlası ile saf suyun aynı ortamdaki buharlaşmaları karşılaştırıldı. Bunun için farklı doygun tuz çözeltileri ile bağıl nemi sabitlenmiş hücre ortamı içerisinde su damlasının buharlaşması gözlemlendi. Daha sonra grafit tozu kullanılarak sentezlenen sıvı mermer damlaları aynı koşullarda buharlaştırıldı. Her iki buharlaşmada da literatürde mevcut difüzyonla buharlaşma modellerine göre incelendi ve bu denklemlerin, sıvı mermer damlaları için kullanılıp kullanılmayacağı araştırıldı ve sonuçlar buharlaşma direnci bakımından tartışıldı.

The evaporation of liquid droplets is a fundamental phenomenon in nature. Because of its important role in many complex systems such as clouds and fog, and fuel injection motors, inkjet printers and pescticide spray systems the evaporation of liquid droplets has been an interesting topic for researchers for several decades.Liquid marbles are water or other liquid drops made non-wetting bye the use of a hydrophobic powder which coats them. They can travel swiftly across solid surfaces without wetting them and without leaving any leakage behind them. The absence of contact with their substrate avoids contamination problems, and produces high displacement velocities. In addition the force needed to move these marbles is extremely small.A life- time of a liquid marble depends on the powder and the liquid used to form it. If the liquid used is very volatile which evaporates easily, then the liquid marble will deform as the liquid evaporates by time and finally it will vanish. But if we use slowly evaporating liquids then the liquid marble will keep alive much longer.In this work, the liquid marbles made of water and graphite powder was synthesized for the first time. Then their evaporation rates were compared with the rates of pure water droplets. For this purpose, the evaporation of water droplets in a closed chamber was monitored whose relative humidity is taken constant with different saturated salt solutions. Then liquid marbles which are made from graphite powder were evaporated in the same conditions. Both evaporation processes were modeled by using previously derived diffusion controlled evaporation equations and the results were compared in terms of evaporation resistance.