26962

بررسي ويژگي‌هاي پوشش ضد مه به روش لايه نشاني‌ چرخشي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- مهندسي مواد - سراميك

1398

1401/4/25

حسين سرپولكي - حميدرضا رضايي

مهندسي مواد و متالورژي

نانوذرات سيليكا جايگاهي برجسته در پژوهش‌هاي علمي دارند زيرا تهيه كردن آن‌ها آسان است و استفاده‌ي گسترده‌اي در كاربرد‌هاي صنعتي مختلف مثل رنگ‌دانه، دارو‌سازي، الكترونيك، ابزارهاي الكترومغناطيسي، عايق‌هاي حرارتي و سنسور‌هاي رطوبت دارند. همچنين اين نانوذرات اين قابليت را دارند كه توسط اصلاح سطح به‌عنوان پوشش‌هايي ازجمله پوشش‌هاي آبگريز، يخ‌ گريز، ضد سايش، ضد خش، ضد رسوب و زيست‌سازگار مورد استفاده قرار گيرند. ذرات سيليكا به علت داشتن خاصيت آبدوستي براي تهيه پوشش‌هاي ضد مه مناسب هستند. اين نوع پوشش‌ها با ايجاد يك لايه نازك شفاف به‌جاي قطرات آب مانع از پراكندگي نور و كاهش شفافيت مي‌شوند. در تحقيق حاضر از روش سل- ژل براي سنتز ذرات سيليكا استفاده شد. ميكروكرات سيليكا با استفاده از واكنش‌هاي هيدروليز تترا اتيل اورتو سيليكات (TEOS) با آب و به دنبال آن واكنش چگالش اسيد سيليسيك در يك محلول الكلي به‌همراه آمونياك به‌عنوان كاتاليست سنتز شدند. چهار سل مختلف با تغيير غلظت واكنشگرها تهيه شد كه ميانگين اندازه ميكروكرات در آن‌ها nm187-286 است. سل 1 با ميانگين اندازه ذرات 286nm به عنوان سل مبنا براي پوشش دهي انتخاب شد. آناليز فازي سل منتخب نشان داد كه سيليكاي كلسينه شده در 400℃ ساختار آمورف دارد. سپس شش نمونه با غلظت سيليكاي 25/1، 5/2 و wt5% كه هركدام يك و سه بار توسط روش لايه نشاني چرخشي پوشش داده شده بودند توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، زاويه تماس و طيف‌سنجي انعكاسي (DRS) مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج SEMنشان داد كه نمونه‌اي با wt5/2% سيليكا كه يك‌بار پوشش داده شده است داراي تخلخل‌ مي‌باشد. نتايج AFM نشان داد كه اين پوشش داراي زبري (RMS) 29nm مي‌باشد. نتايج زاويه تماس نيز نشان داد كه پوشش فوق آبدوست بوده (زاويه تماس كمتر از 5°) و بنابراين ضد مه است. نتايج DRS نيز حاكي از آن بود كه ميزان عبور نور از پوشش ذكر شده 93%-80 مي‌‌باشد و براي استفاده به عنوان شيشه‌هاي ضد مه مناسب است.

1401/06/20

Investigating the features of anti- fog coating by spin coating method

7/16/2023 12:00:00 AM

Silica nanoparticles have a prominent place in scientific research because they are easy to prepare and are widely used in various industrial applications such as pigments, pharmaceuticals, electronics, electromagnetic instruments, thermal insulation and humidity sensors. Also, these nanoparticles have the ability to be used as coatings such as hydrophobic, icephobic, anti-wear, anti-scratch, anti-fouling and biocompatible coatings by modifying the surface. Silica particles are suitable for preparing anti-fog coatings due to their hydrophilic properties. These types of coatings prevent light scattering and reduce transparency by creating a thin transparent layer instead of water droplets. In the present research, the sol-gel method was used for the synthesis of silica particles. Silica microspheres were synthesized using the hydrolysis reactions of tetraethyl orthosilicate (TEOS) with water followed by the condensation reaction of silicic acid in an alcoholic solution with ammonia as a catalyst. Four different sols were prepared by changing the concentration of reactants, and the average size of microspheres in them is 286-187 nm. sol 1 with an average particle size of 286 nm was selected as the base sol for coating. The phase analysis of the selected sol showed that silica calcined at 400℃ has an amorphous structure. Then, six samples with silica concentration of 1.25, 2.5 and 5 wt%, which were coated once and three times by spin coating method, were examined by scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), contact angle and differential reflectance spectroscopy (DRS) were investigated. The SEM results showed that the sample with 2.5 wt% silica that was coated once has porosity. AFM results showed that this coating has a roughness (RMS) of 29 nm. The contact angle results also showed that the coating was super hydrophilic (contact angle less than 5°) and therefore anti-fog. DRS results also indicated that the amount of light passing through the mentioned coating is 80-93% and it is suitable for use as anti-fog glasses.

ميكروكرات سيليكا , سل- ژل , ضد مه

silica microspheres , Sol- gel , anti- fog

Atiye Derakhshan

dr. Hossein Sarpoolaki