Sıvı emdirilmiş kaygan poroz yüzeylerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Kendi kendini temizleyebilen yüzeyler, nilüfer çiçeğinin keşfedilmesi ile araştırmacıların ilgisini çekmiş ve yapay süperhidrofobik ve kir tutmayan yüzeyler geliştirilmeye başlanmıştır. Son yıllarda ise suibriği bitkisi araştırmacıların ilgisini çekmiş ve bu bitkiden esinlenerek yüksek sıvı iticiliğine ve kendi kendini temizleme özelliğine sahip sıvı emdirilmiş kaygan poroz yüzeyler (SLIPS) ile ilgili çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında; şeffaf, doğaya ve insan sağlığına zararsız, kendi kendini temizleyebilen, su ve yağ bazlı sıvıları itebilen ve biyolojik kirlenmeyi önleyen yüzey kaplamalarının hazırlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla cam yüzeyler üzerinde metiltriklorosilan (MTCS) ve n-propiltriklorosilan (n-PTCS) kullanılarak polisiloksan naofilamentler büyütülmüş ve bu kaplamaların ıslanabilirlikleri, yüzey morfolojileri, ışık geçirgenlikleri ve kimyasallara karşı dirençleri belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda yüksek temas açılı (167-170º), düşük temas açısı histerezisli (7º) ve düşük kayma açılı (<5º) süperhidrofobik, şeffaf (MTCS için ışık geçirgenliği %96) ve kimyasallara karşı dayanıklı polisiloksan nanofilament kaplamalar başarıyla hazırlanmıştır. Ayrıca cam yüzeyler, kateter ve burun atelleri üzerinde büyütülen polisiloksan nanofilamentlere silikon yağı emdirilmiş ve sonuç olarak su ve yağ bazlı sıvıları itebilen, şeffaf (ışık geçirgenliği %90-95), ekstrem koşullara dayanıklı, kan tutmayan, pıhtı ve biyofilm oluşumunu engelleyen SLIPS'ler başarıyla hazırlanmıştır. Bu tez çalışmasında kolay ve zararsız bir yöntemle hazırlanan şeffaf, dayanıklı ve kir tutmayan kaplamaların; güneş panellerine uygulanması ve bu panellerde zamanla oluşan kirlenmenin ve enerji verimindeki düşüşün önüne geçilmesi beklenmektedir. Ayrıca hazırlanan kaplamaların biyouyumlu olması ve üstün antitrombotik ve antibakteriyel özellikleri sayesinde bu kaplamaların kateter ve burun atelleri gibi kan ve vücut sıvılarıyla temas halinde olan birçok biyomalzemeye uygulanması ve bu malzemelerde karşılaşılan pıhtı ve biyofilm kaynaklı problemlerin önlenmesi mümkündür.Self-cleaning surfaces have attracted attention with the discovery of the lotus leaf which lead to the studies on artificial superhydrophobic and liquid-repellent surfaces. In recent years, the researchers started working on Nepenthes-inspired slippery liquid infused porous surfaces (SLIPS) with high multi-liquid repellency and self-cleaning properties. In this thesis, it was aimed to prepare transparent, environmentally friendly, biocompatible, self-cleaning, water and oily liquids repellent and antibiofouling coatings. For this purpose, polysiloxane nanofilament based coatings on glass were prepared using methyltrichlorosilane (MTCS) and n-propyltrichlorosilane (n-PTCS). The wettability, surface morphology, transparency and chemical durability properties were analyzed and transparent (light transmittance for MTCS is 96%), chemically resistant and superhydrophobic with high water contact angles (167-170º), low contact angle hysteresis (7º) and low sliding angles (<5º) coatings were successfully obtained. Furthermore, SLIPS were prepared by infusing silicone oil into polysiloxane nanofilaments that were grown on glass, catheters and nasal splints and they showed excellent transparency (light transmittance is 90-95%), multi-liquid repellency, resistance to extreme conditions, blood-repellency, clot and biofilm formation prevention. Finally, transparent, durable and self-cleaning coatings were successfully prepared with an easy and harmless method and these coatings can be applied to solar panels to prevent their dirt problem which causes a significant decrease in energy efficiency. In addition, the coatings prepared by this study are biocompatible, antithrombic and antibacterial, and they can be applied to many biomaterials such as catheters and nasal splints, that are in contact with blood and body fluids, to prevent their problems caused by clot and biofilm formation.