Ilustramos varias metodologías para producir superficies metálicas superhidrófobos y explorar sus propiedades de durabilidad y anti-hielo.
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Artículo de método
Fabricación de superficies metálicas superhidrófobos para aplicaciones anti-hielo
En este artículo
Resumen
Resumen
Varias formas de producir superhidrófobos superficies metálicas se presentan en este trabajo. Aluminio fue elegido como el sustrato metálico debido a su amplio uso en la industria. La humectabilidad de la superficie producida fue analizada por rebote de experimentos de la gota y la topografía se analizó mediante microscopía confocal. Además, mostramos varias metodologías para medir la durabilidad y propiedades de anti-hielo. Superhidrófobos superficies tienen una textura especial que debe conservarse para mantener su agua-repellency. Para fabricar las superficies durables, seguimos dos estrategias para incorporar una textura resistente. La primera estrategia es una incorporación directa de rugosidad para el sustrato metálico por ácido. Después de este texturización de la superficie, la energía superficial disminuyó por la deposición de silanización o fluoropolímero. La segunda estrategia es el crecimiento de una capa de ceria (después de texturización superficial) que debe mejorar la resistencia superficial de la dureza y corrosión. La energía superficial se redujo con una película de ácido esteárico.
La durabilidad de las superficies superhidrófobos fue examinada por una prueba de impacto de partículas, desgaste mecánico por lateral, resistencia abrasión y UV-ozono. Las propiedades de anticongelación se exploran mediante el estudio de la capacidad de derogar subcooled el congelamiento del agua, retrasa y la adherencia del hielo.
Introducción
La capacidad de superficies (SH) superhidrófobos para repeler el agua es la razón por la que tradicionalmente se proponen como una solución para evitar la formación de hielo1,2. Sin embargo, hay preocupaciones acerca de la idoneidad de las superficies SH para agentes anti-hielo: 1) los altos costos de producción, 2) que superhydrophobicity no siempre conducen a hielo-phobicity3y 3) la durabilidad cuestionable de la SH superficies4 . Superficies superhidrófobos sostenga dos propiedades relacionadas con su composición química y topografía5: ....
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Protocolo
Nota: El protocolo sigue el esquema que se muestra en la figura 2.
1. preparación de la muestra
-
Corte y limpieza
- Usando un esquileo del metal, cortar 250 mm x 250 mm x Láminas de 0,5 mm de aluminio 25 mm x 45 mm x piezas mm 0,5.
Nota: Debe tenerse especial cuidado cuando se utiliza la cizalla de metal, y un entrenamiento especial puede ser necesario. - Quite la película protectora que cubre un lado de la muestra y lavar esta parte con unos 50 mL de solución de limpieza. Lavar las muestras con las manos enguantadas. Evitar el uso de estropajos abrasivos. <....
- Usando un esquileo del metal, cortar 250 mm x 250 mm x Láminas de 0,5 mm de aluminio 25 mm x 45 mm x piezas mm 0,5.
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Resultados
Las propiedades humectantes y rugosidad de las superficies SH que se utilizaron en este estudio se muestran en la figura 5. El número promedio de rebotes medido para cada muestra se muestra en la figura 5a y figura 5bmuestra la rugosidad promedio. No existe correlación entre la rugosidad y adherencia de soldadura características. El número de rebotes medido para la muestra de Politetraflúoretileno re.......
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Discusión
En este papel demostramos estrategias para producir superficies hidrófugas sobre sustratos de aluminio. Además, muestran métodos para caracterizar sus propiedades humectantes, la rugosidad, la durabilidad y el rendimiento de anti-hielo.
Para preparar las superficies de la SH, se utilizaron dos estrategias. La primera estrategia incorpora el grado de rugosidad adecuada para lograr la estructura jerárquica intrínseca de las superficies SH por ácido. Este proceso es particularmente crítico, que p.......
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Divulgaciones
No tenemos nada que revelar.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por los proyectos: MAT2014-60615-R y MAT2017-82182-R financiado por la Agencia Estatal de investigación (SRA) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ácido clorhídrico, 37% | SICAL, S.A. | AC07411000 | utilizado para el grabado ácido |
| 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodeciltrietoxisilano, 97% | Sigma-Aldrich | 658758 | utilizado para la silanización con FAS-17 |
| Dupont AF1600 | Dupont | D10389631 | utilizado para la deposición de fluropolímeros |
| FC-72 | 3M, fluorinet | 1100-2-93 | utilizado para la deposición de fluropolímeros (solvente de flurocarbono) |
| Cloruro de cerio (III) heptahidratado, 99.9% | Sigma-Aldrich | 228931 | utilizado para la deposición del recubrimiento Ceria |
| Solución de peróxido de hidrógeno, 30% | Sigma-Aldrich | H1009 | utilizado para la deposición del recubrimiento Ceria |
| Ácido esteárico, ≥ 98.5% | Sigma-Aldrich | S4751 | utilizado para la deposición del recubrimiento Ceria |
| Ethanol | SICAL, S.A. | 16271 | utilizado en toda |
| Acetona | SICAL, S.A. | 1090 | utilizado en todo |
| Láminas de aluminio 0,5 mm | MODULOR (Alemania) | 125993 | sustratos utilizados a través |
| de la solución de limpieza concentrada Micro-90 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Agua Milli-Q ultrapura | Millipore | descontinuado | utilizado en todo |
| Grabador de plasma/Asher/Limpiador EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | usado en todo |
| software PCC | AMETEK | descontinuado | software que controla la cámara de alta velocidad Phantom MIRO 4 |
| Cámara de alta velocidad Phantom Miro 4 | AMETEK | descontinuado | utilizado para experimentos de caída de rebote |
| Open Loop PLµ 2.32 | UPC-CD6 & Sensofar Tech S.L. | versión 2.32 | Sofware controlando PLµ Perfilador de imagen confocal |
| plµ-Perfilador de imagen confocal 2300 | Sensofar Tech S.L. | descatalogado | utilizado para mediciones de rugosidad |
| TABER 5750 ABRASOR LINEAL | TABER | 5750 | utilizado para ensayos de abrasión lateral |
| Arena abbrasiva: ASTM 20-30 SAND C778 | U.S. SILICA COMPANY (USA) | 1-800-635-7263 | utilizado para pruebas de impacto de partículas abrasivas |
| Limpiador de ozono: PSDP-UV4T, Sistema de ozono UV digital | Novascam | Prueba | |
| de degradación UV-ozono descontinuadaBomba peristerítica GILSON 312, Francia | GILSON (Francia) | descatalogado | utilizado para la prueba de goteo |
| agua Hilo de nylon | Hilo de pesca Dracon, Izorline internacional, inc. (USA) | descatalogado | utilizado para pruebas de adherencia al hielo |
| Dinamómetro digital (ZTA-200N, serie ZTA | IMADA (EE.UU.) | 370199 | utilizado para ensayos de adherencia al hielo |
| Banco de pruebas motorizado I, MH2-500N-FA | IMADA (EE.UU.) | 366942 | utiliza para las pruebas de adherencia al hielo |
| Force Recorder Professional | IMADA (USA) | versión 1.0.2 | software proporcionado por IMADA para registrar la fuerza |
| HYGROCLIP XD - SONDA ESTÁNDAR | Rotronic | descatalogado | Sonda de temperatura y humedad |
| HW3 Lite software | Rotronic | versión 2.1.2 | Software que controla la sonda HYGROCLIP |
Referencias
- 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.
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Reimpresiones y permisos
