Geri Dön

Fonksiyonel ince filmlerin kimyasal kararlılığının QCM-D tekniği ile incelenmesi

Investigation of the chemical stability of functional thin films by QCM-D technique

PDF İndir

  1. Tez No: 683171
  2. Yazar: EYMEN KONYALI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Son yıllarda fonksiyonel ince film teknolojisinin, kontrol edilebilir özelliklere sahip nano ölçekli yüzey kaplamaların hazırlanmasında kullanımı yaygın hale gelmiştir. İnce film üretim yöntemleri arasında yaygın olarak kullanılan LbL yöntemi, zıt yüklü polielektrolitlerin yüklü bir yüzey üzerinde birbirini izleyen sıralı adsorpsiyonunu temel almaktadır. LbL yöntemi ile hazırlanan ince filmlerin mekanik ve kimyasal kararlılığının farklı parametrelere bağlı olarak değişmesi araştırılması gereken konular arasında yer almaktadır. Tez kapsamında, Kuartz Kristal Mikrobalans Dissipasyon (QCM-D) tekniği ile LbL ince filmlerin kimyasal kararlılıklarının incelenmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla, pozitif yüklü polielektrolitler olarak poli(allilamin)hidroklorür (PAH), kitosan (CHI) ve poli(etilenimin) (PEI); negatif yüklü polielektrolitler olarak ise poli(stiren sülfonat sodyum tuzu) (PSS) ve poli(akrilik asit) (PAA) kullanılarak LbL yöntemi ile üretilen çok tabakalı ince filmlerin, farklı kimyasallara (NaCl, NaOCl, MgCl2, PBS ve iyonik sıvı (1-etil-3-metilimidazolyum bromür), metanol ve heptan) karşı kararlılıkları QCM-D tekniği ile incelenmiştir. Tez çalışmasında, PAH-PSS ve PAH-PAA'dan hazırlanan LbL filmlerin monovalent NaCl, divalent MgCl2, bir tuz karışımı olan PBS ve kuvvetli polar karakterde iyonik sıvıya karşı yüksek kimyasal kararlılığa sahip olmasına karşın CHI-PSS'den hazırlanan filmlerin ise bu kimyasalların konsantrasyonlarına bağlı olarak çok tabaka bozunmasına uğradığı belirlenmiştir. Ayrıca, PAH-PSS ve PAH-PAA'dan hazırlanan yapılar dışındaki LbL filmlerin bir yükseltgen olan NaOCl'e karşı kararsız olduğu ve çok tabaka bozunmasının meydana geldiği tespit edilmiştir. Diğer taraftan, PAH-PSS ve CHI-PSS'in metanol ve heptan gibi farklı polariteye sahip çözücülere maruz bırakılması durumunda, çok tabakalarda herhangi bir dekompozisyon olmasa bile özellikle metanolle muamele edilen LbL ince filmlerde şişme meydana geldiği saptanmıştır. Çalışmalarda tuz yüklemesi aşamasında iyonların çok tabakalar arasına hızlı difüzyonuna bağlı olarak dissipasyon değişimleri (ΔD) belirgin oranda artmış, ardından ultra saf su ile yıkama durumunda genelde başlangıç değerlerine geri dönmüştür. ΔD değerlerindeki bu değişimlerin kullanılan polielektrolit türü ve yüzey yüküne bağlı olması kadar maruz bırakılan çözeltinin iyonik kuvvetine ve LbL ince film ile çözücü arasındaki etkileşimlere bağlı olduğu değerlendirilmiştir. Hazırlanan ince filmlerin yüzeylerinin beklenildiği şekilde hidrofilik olduğu, özellikle NaOCl'e maruz bırakılan LbL film yüzeylerinin temas açısı değerlerinin belirgin oranda düştüğü tespit edilmiştir. SEM analizlerinde ise filmin yüzeyinde polielektrolit kompleks oluşumuna atfedilebilen elyafımsı yapılar gözlenmiş olup, tuz yüklenme ve yıkama işlemi sonrasında ya yüzeyde biriken tuz kaynaklı parçacıkların varlığı ya da CHI-PSS gibi kimyasal kararlılığı düşük filmlerde bulutumsu çok tabaka bozunması gözlenmiştir. Sonuç olarak tez kapsamında, kullanılan polielekrolit türüne ve yüzey yüküne bağlı olarak kimyasal kararlılığı ve viskoelastik özellikleri kontrol edilebilen filmler başarıyla hazırlanmış, farklı polarite ve iyonik kuvvete sahip kimyasallara karşı çok tabaka dayanımları yenilikçi bir yaklaşım olan QCM-D analizleri ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçların hem bilimsel çalışmalara hem de endüstriyel uygulamalara katkı sağlaması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

In recent years, functional thin film technology has become widespread in the preparation of nanoscale surface coatings with controllable properties. LbL method, which is one of the most widely used thin film preparation methods, is based on the sequential adsorption of oppositely charged polyelectrolytes on a charged surface. Changing the mechanical and chemical stability of thin films prepared by LbL method depending on different parameters is among the subjects that need to be investigated. Within the scope of the thesis, it is aimed to examine the chemical stabilities of thin films using Quartz Crystal Microbalance Dissipation (QCM-D) technique. For this purpose, the stability of multilayer thin films, which is produced by LbL method using poly(allylamine)hydrochloride (PAH), chitosan (CHI) and poly(ethyleneimine) (PEI) as positively charged polyelectrolytes; poly(styrene sulfonate sodium salt) (PSS) and poly(acrylic acid) as negatively charged polyelectrolytes, against to different chemicals (NaCl, NaOCl, MgCl2, PBS and ionic liquid (1Ethyl-3-Methylimidazolium Bromide), methanol and heptane was investigated using QCM-D technique. Within the scope of the thesis, LbL films prepared from PAH-PSS and PAH-PAA have high chemical stability against monovalent NaCl, divalent MgCl2, PBS which is a salt mixture, and strongly polar ionic liquid, whereas the films prepared from CHI-PSS do not. It was determined that the chemicals were subjected to multilayer degradation depending on their concentrations. In addition, it was determined that the films other than the structures prepared from PAH-PSS and PAH-PAA were unstable to NaOCl, an oxidizer, and underwent multilayer degradation. On the other hand, when PAH-PSS and CHI-PSS were exposed to solvents in different polarity such as methanol and heptane, swelling occurred especially in methanol-treated LbL thin films, even if there was no decomposition in the multilayers. In the studies, the dissipation changes (ΔD) significantly increased due to the rapid diffusion of ions between the multilayers during the salt loading stage, and then generally returned to the initial values in the case of washing with ultrapure water. It was determined that these changes in ΔD values depend on the type of polyelectrolyte used and the surface charge, as well as the ionic strength of the exposed solution and the interactions between the LbL thin film and the solvent. Besides, it was determined that the surfaces of the prepared thin films were hydrophilic as expected, and the contact angle values of the LbL film surfaces exposed to NaOCl dramatically decreased. On the other hand, in SEM analyzes, fibrous structures attributed to polyelectrolyte complex formation were observed on the surface of the film, and either the presence of salt-based particles deposited on the surface after salt loading and washing, or cloudy multilayer degradation in the films with low chemical stability such as CHI-PSS was monitored. As a result, within the scope of the thesis, films with controllable chemical stability and viscoelastic properties were successfully prepared, and their multilayer strengths against chemicals using different polarities and ionic strengths were investigated with an innovative approach, QCM-D analysis. It is expected that the results obtained will contribute to both scientific studies and industrial applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    999398

    Influence of substrate and environmental conditions on nanoscale patterning of graphene via local anodic oxidation

    Alttaşın ve çevresel koşulların lokal anodik oksidasyon aracılığıyla grafen üzerine yapılan nano-desenlemeye etkisi

    YAREN SEZEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR ERGEN

  2. Tez No

    323824

    Synthesis of 3,5-bis(perfluorobenzyloxy)benzyl acrylate containing polymers

    3,5-bis(perflorobenziloksi)benzil akrilat içeren polimerlerin sentezi

    TUBA ÇAKIR ÇANAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İ. ERSİN SERHATLI

  3. Tez No

    806377

    Başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile etkiye duyarlı ince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of stimuli-responsive thin films by initiated chemical vapor deposition method

    EMİNE SEVGİLİ MERCAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KARAMAN

  4. Tez No

    485082

    Nanoyapılı süperhidrofobik tekstil yüzeyi modifikasyonu için başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme (iCVD) yöntemi ile poli(hekzafloro bütil akrilat) ince filmlerin sentezi

    Initiated chemical vapor deposition of poly(hexafluorobutyl acrylate) thin films for superhydrophobic surface modification of nanostructured textile surfaces

    BÜŞRA ŞİMŞEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KARAMAN

  5. Tez No

    687625

    Deposition of fluorocarbon-based polymer thin films using initiated chemical vapor deposition (icvd) method

    Floropolimer ince filmlerin başlatmalı kimyasal buhar biriktirme yontemi ile kaplanması

    OMID MOHAMMADMORADI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    KimyaSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖZDE İNCE

Geri Dön