نحن توضيح عدة منهجيات لإنتاج سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية واستكشاف خصائصها المضادة التجمد والمتانة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
وتعرض عدة طرق لإنتاج الأسطح المعدنية سوبيرهيدروفوبيك في هذا العمل. واختير الألومنيوم كالركيزة المعدنية بسبب استخدامها على نطاق واسع في الصناعة. ويتابيليتي السطح المنتجة تم تحليلها بواسطة كذاب إسقاط التجارب وقد تم تحليل التضاريس بالفحص المجهري [كنفوكل]. وباﻹضافة إلى ذلك، نعرض مختلف منهجيات قياس المتانة وخصائص مضادة للتجمد. عقد السطوح سوبيرهيدروفوبيك نسيج خاصة التي يجب الحفاظ عليها للحفاظ على واتيرريبيلينسي. لاختلاق السطوح دائم، تابعنا استراتيجيتين لإدراج مادة مقاومة. الاستراتيجية الأولى إدماج مباشر خشونة إلى الركيزة المعدنية بالنقش حمض. بعد هذا تيكستوريزيشن السطحية، قد انخفضت الطاقة السطحية بترسب سيلانيزيشن أو فلوروبوليمير. الاستراتيجية الثانية هي نمو طبقة سريا (بعد تيكستوريزيشن السطحية) التي ينبغي أن تعزز السطحية الصلابة والمقاومة للتآكل. كان تناقص الطاقة السطحية مع فيلم حمض دهني.
تم فحص متانة السطوح سوبيرهيدروفوبيك اختبار تأثير الجسيمات، وارتداء الميكانيكية بالكشط الأفقي، ومقاومة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية. واستكشفت بدراسة القدرة على إلغاء subcooled المياه، تجميد التأخير، والجليد التصاق خصائص مضادة للتجمد.
المقدمة
سوبيرهيدروفوبيك (ش) الأسطح قادرة على صد المياه هو السبب في أن اقترحوا تقليديا كحل لمنع الجليد1،2. ومع ذلك، هناك مخاوف بشأن مدى ملاءمة السطوح SH لعوامل مضادة للتجمد: 1) ارتفاع تكاليف الإنتاج، سوبيرهيدروفوبيسيتي 2) أنه لا يؤدي دائماً إلى الجليد-فوبيسيتي3و 3) مشكوك فيها متانة SH السطوح4 . الأسطح سوبيرهيدروفوبيك عقد اثنين من الخصائص المتعلقة بتكوين الطوبوغرافيا والمادة الكيميائية على5: والخام، مع السمات الطوبوغرافية الخاصة؛ وهو منخفض من الطاقة السطحية (مسعور جوهريا).
خشونة على سطح الماء يؤدي إلى خفض النسبة بين منطقة....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
ملاحظة: البروتوكول يتبع النظام هو مبين في الشكل 2.
1. إعداد نموذج
-
القص والتنظيف
- استخدام إمالة معدنية، يقتطع 25 مم × 45 مم × 0.5 ملم قطع 250 ملم × 250 ملم × 0.5 مم صفائح الألومنيوم.
ملاحظة: يجب إيلاء عناية خاصة عند استخدام القص معدنية، وقد يكون من الضروري تدريب خاص. - إزالة الفيلم واقية تغطي جانب واحد عينة، وتغسل هذا الجانب باستخدام حوالي 50 مل من تنظيف الحل. تغسل العينات بلطف مع الأيدي القفاز. تجنب استخدام واءل الكاشطة.
- شطف العينات تماما في تدفق الماء المقطر. وفي وقت لاحق، تزج كل عينة في 30 مل إيثانول 96%، sonicate من 300 ثانية، وتكرار في 30 مل ماء عا....
- استخدام إمالة معدنية، يقتطع 25 مم × 45 مم × 0.5 ملم قطع 250 ملم × 250 ملم × 0.5 مم صفائح الألومنيوم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
ويبين الشكل 5خصائص ترطيب وخشونة الأسطح SH التي استخدمت في هذه الدراسة. يتم عرض متوسط عدد القفزات يقاس لكل عينة في الشكل 5a ومتوسط الخشونة هو مبين في الشكل 5 (ب). لا يوجد ارتباط بين الخشونة وترطيب خصائص. ويوافق عدد القفزات قياس العينة المغلفة تترافلوروايثيلين عينة Ce-سا. إلا أن تكون العينة Ce-سا وضوح أخشن (~ 40% أكبر قيمة Ra). في المقابل، قيمة را للعينة فاس-17 مشابهة جداً تترافلوروايثيلين، بينما خواصه.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في هذه الورقة، ونظهر استراتيجيات لإنتاج أسطح طارد المياه على ركازات الألومنيوم. وباﻹضافة إلى ذلك، نعرض الأساليب لتوصيف خصائص ترطيب وخشونة، والمتانة والأداء مضادة للتجمد.
لإعداد الأسطح SH، قمنا باستخدام استراتيجيتين. الاستراتيجية الأولى تتضمن درجة خشونة السليم إلى تحقيق البنية الهرمية الجوهرية للأسطح SH بالنقش حمض. هذه العملية حاسمة بشكل خاص، مما قد يتطلب المزيد من العمل للمعادن الأخرى أو ركازات الألومنيوم مع تكوين مختلفة. البحث عن شروط النقش الصحيح فقد تكون مشكلة ويتطلب عادة المسح من وقت النقش.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدينا شيء الكشف عنها.
شكر وتقدير
أيد هذا البحث المشاريع: MAT2014-60615-R و MAT2017-82182-R تمولها وكالة أبحاث الدولة (SRA)، وصندوق التنمية الإقليمية الأوروبية (سيطلب).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حمض الهيدروكلوريك ، 37٪ | SICAL ، SA | AC07411000 | يستخدم في النقش الحمضي |
| 1H ، 1H ، 2H ، 2H-Perfluorodecyltriethoxysilane ، 97٪ | Sigma-Aldrich | 658758 | يستخدم للسيلان مع FAS-17 |
| Dupont AF1600 | Dupont | D10389631 | المستخدمة في ترسيب فلوروبوليمر |
| FC-72 | 3M ، الفلورينيت | 1100-2-93 | المستخدمة في ترسيب فلوروبوليمر (مذيب فلوروكربون) هيبتاهيدرات |
| كلوريد السيريوم (III) ، 99.9٪ | Sigma-Aldrich | 228931 | تستخدم لترسيب طلاء سيريا |
| محلول بيروكسيد الهيدروجين ، 30٪ | Sigma-Aldrich | H1009 | المستخدمة لترسيب طلاء سيريا |
| حمض دهني ، & ge ؛ 98.5٪ | Sigma-Aldrich | S4751 | المستخدمة في ترسيب طلاء سيريا |
| الإيثانول | SICAL ، SA | 16271 | المستخدمة في جميع أنحاء |
| الأسيتون | SICAL ، SA | 1090 | تستخدم في جميع أنحاء |
| صفائح الألمنيوم 0.5 مم | MODULOR (ألمانيا) | 125993 | الركائز المستخدمة من خلال |
| محلول التنظيف المركز Micro-90 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Milli-Q الماء | Millipore | توقف | عن استخدامه في جميع أنحاء |
| البلازما Etcher / Asher / Cleaner EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | المستخدمة في جميع أنحاء |
| برنامج PCC | ، توقفت AMETEK | عن التحكم في الكاميرا عالية السرعة Phantom MIRO 4 | |
| عالية السرعة كاميرا Phantom Miro 4 | AMETEK | توقفت | عن استخدامها لتجارب السقوط المرتدة |
| Open Loop PL & micro 2.32 | UPC-CD6 & شركة Sensofar Tech S.L. | الإصدار 2.32 | Sofware التحكم في PL & micro ؛ جهاز تعريف التصوير متحد البؤر |
| Pl & micro - Imaging Confocal Profiler 2300 | Sensofar Tech S.L. | توقف | عن استخدامه لقياسات الخشونة TABER |
| 5750 LINEAL ABRASER | TABER | 5750 | المستخدم في اختبارات التآكل الجانبي |
| الرمل الجلب: ASTM 20-30 SAND C778 | شركة السيليكا الأمريكية (الولايات المتحدة الأمريكية) | 1-800-635-7263 | المستخدمة في اختبارات تأثير الأجزاء الكاشطة |
| منظف الأوزون: PSDP-UV4T ، نظام الأوزون الرقمي للأشعة فوق البنفسجية | Novascam | توقف | اختبار |
| تحلل الأوزون بالأشعة فوق البنفسجيةالمضخة التمعجية GILSON 312 ، فرنسا | جيلسون (فرنسا) | توقفت | عن استخدامها لاختبار تقطير الماء |
| خيط النايلون | خط الصيد دراكون ، Izorline internacional، inc. (الولايات المتحدة الأمريكية) | توقف | عن استخدامها لاختبارات التصاق الجليد |
| مقياس القوة الرقمي (ZTA-200N ، سلسلة ZTA | IMADA (الولايات المتحدة الأمريكية) | 370199 | المستخدمة في اختبارات التصاق الجليد |
| حامل اختبار آلي I ، MH2-500N-FA | IMADA (الولايات المتحدة الأمريكية) | 366942 | يستخدم لاختبارات التصاق الجليد |
| Force Recorder Professional | IMADA (الولايات المتحدة الأمريكية) | الإصدار 1.0.2 | المقدم من IMADA لتسجيل القوة |
| HYGROCLIP XD - STANDARD PROBE | ROTRONIC | DISCONTINUED | مسبار درجة الحرارة والرطوبة |
| HW3 Lite | Rotronic | الإصدار 2.1.2 | Sofware يتحكم في مسبار HYGROCLIP |
المراجع
- Fang, G., Amirfazli, A. Understanding the anti-icing behavior of superhydrophobic surfaces. Surface Innovations. 2 (2), 94-102 (2014).
- Wang, N., et al. Robust superhydrophobic coating and the anti-icing properties of its lubricants-infused-composite surface under condensing condition. New Journal of Chemistry. 41 (4), 1846-1853 (2017).
- Jung, S., et al.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
