Vi illustriamo diverse metodologie per produrre superidrofobi superfici metalliche e per esplorare le proprietà di resistenza e anti-icing.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di superfici superidrofobiche metalliche per applicazioni Anti-Icing
In questo articolo
Sommario
Abstract
Diversi modi per produrre superfici metalliche superidrofobi sono presentati in questo lavoro. Alluminio è stato scelto come il substrato metallico a causa del suo largo utilizzo nell'industria. La bagnabilità della superficie del prodotta è stata analizzata facendo rimbalzare goccia esperimenti e la topografia è stata analizzata mediante microscopia confocale. Inoltre, ci mostra varie metodologie per misurare la sua durevolezza e le proprietà anti-icing. Superfici superidrofobiche tenere una texture speciale che deve essere conservata per mantenere loro idrorepellenza. Per realizzare superfici durevole, abbiamo seguito due strategie per incorporare un tessuto resistente. La prima strategia è un'incorporazione diretta di rugosità al substrato del metallo di acidatura. Dopo questo Testurizzazione superficiale, l'energia di superficie è stato diminuito da deposizione di silanizzazione o fluoropolimero. La seconda strategia è la crescita di uno strato di ceria (dopo Testurizzazione superficiale) che dovrebbe migliorare la resistenza della corrosione e la durezza superficiale. L'energia superficiale è stata diminuita con un film di acido stearico.
La durabilità delle superfici superidrofobiche è stata esaminata da un test di impatto delle particelle, l'usura meccanica di abrasione laterale e resistenza UV-ozono. Le proprietà anti-icing sono state esplorate da studiare la possibilità di abrogare acqua sottoraffreddato, ritardo, di congelamento e adesione di ghiaccio.
Introduzione
La capacità di superidrofobi (SH) superfici di respingere l'acqua è il motivo che tradizionalmente vengono proposte come soluzione per prevenire la ciliegina1,2. Tuttavia, ci sono preoccupazioni circa l'idoneità delle superfici SH per gli agenti anti-icing: 1) gli alti costi di produzione, 2) che superhydrophobicity non sempre portano a ghiaccio-phobicity3e 3) la durevolezza discutibile di SH superfici4 . Superfici superidrofobiche tenere due proprietà correlate alla loro topografia e chimica composizione5: essi sono agitati, con particola....
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Protocollo
Nota: Il protocollo segue lo schema mostrato nella Figura 2.
1. preparazione del campione
-
Taglio e pulizia
- Utilizzando un taglio del metallo, 250 x 250 mm x 0,5 mm lastre di alluminio tagliato a 25 x 45 mm x 0,5 mm pezzi.
Nota: Deve prestare particolare attenzione quando si utilizza il taglio del metallo e addestramento speciale può essere necessario. - Rimuovere la pellicola protettiva che coprono una parte del campione e lavare questo lato utilizzando circa 50 mL di soluzione di pulizia. Lavare delicatamente con le mani guantate i campioni. Evitare l'uso di pa....
- Utilizzando un taglio del metallo, 250 x 250 mm x 0,5 mm lastre di alluminio tagliato a 25 x 45 mm x 0,5 mm pezzi.
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Risultati
Le proprietà di bagnabilità e rugosità delle superfici SH che sono state utilizzate in questo studio sono illustrate nella Figura 5. Il numero medio di rimbalzi misurato per ogni campione viene visualizzato in Figura 5a e la rugosità media è mostrata in Figura 5b. Non c'è alcuna correlazione tra la rugosità e ottime proprietà umidificanti. Il numero di rimbalzi misurato per il campione rivestito di p.......
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Discussione
In questa carta, dimostriamo strategie per produrre superfici idrorepellenti su substrati di alluminio. Inoltre, mostriamo metodi per caratterizzare la loro proprietà di bagnabilità, rugosità, durata e prestazioni anti-icing.
Per preparare le superfici SH, abbiamo usato due strategie. La prima strategia incorporato il grado di rugosità adeguato per raggiungere la struttura gerarchica intrinseca delle superfici SH di acidatura. Questo processo è particolarmente critico, che possono richiedere u.......
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Dichiarazioni
Non abbiamo nulla di divulgare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata sostenuta dai progetti: MAT2014-60615-R e MAT2017-82182-R finanziato dalla l'agenzia di ricerca di stato (SRA) e il Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acido cloridrico, 37% | SICAL, S.A. | AC07411000 | utilizzato per l'incisione acida |
| 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodeciltrietossisilano, 97% | Sigma-Aldrich | 658758 | utilizzato per la silanizzazione con FAS-17 |
| Dupont AF1600 | Dupont | D10389631 | utilizzato per la deposizione di fluropolimeri |
| FC-72 | 3M, Fluorinet | 1100-2-93 | utilizzato per la deposizione di fluropolimeri (solvente flurocarbonico) |
| Cloruro di cerio (III) eptaidrato, 99,9% | Sigma-Aldrich | 228931 | utilizzato per la deposizione del rivestimento di Ceria |
| Soluzione di perossido di idrogeno, 30% | Sigma-Aldrich | H1009 | utilizzato per la deposizione del rivestimento di Ceria |
| Acido stearico, ≥ 98,5% | Sigma-Aldrich | S4751 | utilizzato per la deposizione del rivestimento di Ceria |
| Etanolo | SICAL, S.A. | 16271 | utilizzato in tutta |
| l'Acetone | SICAL, S.A. | 1090 | utilizzato in tutto Fogli |
| di alluminio 0,5 mm | MODULOR (Germania) | 125993 | substrati utilizzati attraverso |
| soluzione di pulizia concentrata Micro-90 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Acqua Milli-Q ultra pura | Millipore | fuori produzione | utilizzato in tutto |
| Plasma Etcher/Asher/Cleaner EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | usato in tutto il |
| software PCC | AMETEK | ha interrotto | il software che controlla la telecamera ad alta velocità Phantom MIRO 4 |
| Telecamera ad alta velocità Phantom Miro 4 | AMETEK | fuori produzione | utilizzato per esperimenti di caduta rimbalzante |
| Open Loop PLµ 2.32 | UPC-CD6 & Sensofar Tech S.L. | versione 2.32 | Sofware di controllo PLµ Profilatore per immagini confocali |
| Plµ-Profilatore per immagini confocali 2300 | Sensofar Tech S.L. | fuori produzione | utilizzato per misure di rugosità |
| TABER 5750 ABRASIVO LINEARE | TABER | 5750 | utilizzato per prove di abrasione laterale |
| Sabbia abrasiva: ASTM 20-30 SAND C778 | U.S. SILICA COMPANY (USA) | 1-800-635-7263 | utilizzato per prove di impatto di parti abrasive |
| Detergente per ozono: PSDP-UV4T, Digital UV Ozone System | Novascam | fuori produzione | Test |
| di degradazione dell'ozono UVPompa peristalitica GILSON 312, Francia | GILSON (Francia) | fuori produzione | usato per test di gocciolamento dell'acqua |
| Filo di nylon | Lenza da pesca Dracon, Izorline internacional, inc. (USA) | fuori produzione | usato per test di adesione al ghiaccio |
| Dinamometro digitale (ZTA-200N, serie ZTA | IMADA (USA) | 370199 | utilizzato per test di adesione al ghiaccio |
| Banco di prova motorizzato I, MH2-500N-FA | IMADA (USA) | 366942 | utilizzato per i test di adesione del ghiaccio |
| Force Recorder Professional | IMADA (USA) | versione 1.0.2 | software fornito da IMADA per registrare la forza |
| HYGROCLIP XD - SONDA STANDARD | Rotronic | fuori produzione | Sonda di temperatura e umidità |
| HW3 Lite software | Rotronic | versione 2.1.2 | Software per il controllo della sonda HYGROCLIP |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
