우리는 superhydrophobic 금속 표면에 생성 하 고 그들의 내구성 및 안티 입힌 속성을 탐구 하는 여러 방법론을 설명 합니다.
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이 논문에서
요약
초록
생산 superhydrophobic 금속 표면에 여러 가지 방법으로이 작품에 표시 됩니다. 알루미늄 산업에서의 광범위 한 사용으로 인해 금속 기판으로 선정 되었다. 생산 표면의 습윤 드롭 실험을 수신 거부 하 여 분석 하 고 지형 confocal 현미경 검사 법에 의해 분석 되었다. 또한, 우리는 그것의 내구성 및 안티 입힌 속성을 측정 하기 위해 다양 한 방법론을 보여줍니다. Superhydrophobic 표면 그들의 water-repellency를 계속 유지 해야 하는 특별 한 텍스처를 개최. 튼튼한 표면 조작, 하 우리 저항력이 텍스처를 통합 하는 두 가지 전략을 따 랐 다. 첫 번째 전략은 한 산 성 에칭으로 금속 기판에 직접 설립 이다. 이 표면 texturization 후 표면 에너지는 silanization 또는 플라스틱 증 착에 의해 감소 했다. 두 번째 전략은 표면 경도 및 내 식 성 향상 한다 (후에 표면 texturization) 세리아 계층의 성장 이다. 표면 에너지는 스 테아 르 산 영화와 함께 감소 했다.
Superhydrophobic 표면 내구성 입자 충격 테스트, 측면 마모, UV 오존 저항에 의해 기계적 마모에 의해 시험 되었다. 반대로 빙 속성 subcooled 물, 지연, 동결을 폐지 하 고 접착을 얼음의 수를 공부 하 여 탐험 했다.
서론
물 격퇴 superhydrophobic (SH) 표면 수 그들은 전통적으로 옷을 입힌1,2를 방지 하기 위해 솔루션으로 제안 하는 이유입니다. 그러나, 착 빙 방지 에이전트에 대 한 SH 표면에의 적합성에 대 한 우려 있다: 1) 생산의 높은 비용, 2)는 superhydrophobicity 리드 하지 않습니다 항상 얼음-phobicity3, 고 3)는 sh 공사의 의심 내구성 표면4 . Superhydrophobic 표면 잡아 그들의 지형과 화학 성분5와 관련 된 두 속성: 그들은 거친, 특정 지형 기능; 그리고 그들의 표면 에너지 (본질적으로 소수) 낮은입니다.
소수 성 표면 거칠기는 실제 고체-액체 영역 및 명백한 접촉 영역 사이의 비율을 줄이기 위해 제공 합니다. 물 때 되지 않습니다 완벽 하 게 로터스 효과6,7, 인해 고체 접촉 드롭 달려있다 또는 표면 asperities에 이동. 이 시나리오에서는....
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프로토콜
참고: 프로토콜 그림 2에 표시 된 구성표를 따릅니다.
1. 샘플 준비
-
절단 및 청소
- 250 x 250 mm 알루미늄의 0.5 m m 시트 x 25 m m x 45 m m x 0.5 m m 조각으로 잘라 금속 전단에 사용 하 여.
참고: 금속가 위를 사용 하는 경우에 특별 한 배려를 취해야 하 고 특별 한 훈련 할 수 있습니다. - 샘플의 한쪽을 덮고 보호 필름을 제거 하 고 씻어 솔루션을 청소의 약 50 mL를 사용 하 여이 쪽. 장갑 낀 손으로 부드럽게 샘플을 씻으십시오. 연마 scourers 사용을 하지 않습니다.
- 증류수의 흐름에서 샘플을 풍부 하 게 린스. 그 후, 각 샘플의 96% 에탄올 30 mL에 젖어, 300 s, 및 300 초순 물 30 mL에 반복 sonicate s.
- 물에서 샘플을 제거 하 고 실 온에서 1 h 동안 그들을 건조.
- 250 x 250 mm 알루미늄의 0.5 m m 시트 x 25 m m x 45 m m x 0.5 m m 조각으로 잘라 금속 전단에 사용 하 여.
-
산 성 에칭
- 에칭 반응을 위한 초순13HCl의 4 M 솔루션을 준비 합니다. 480....
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결과
이 연구에서 사용 된 SH 표면 젖 음 및 거칠기 속성은 그림 5에 나와 있습니다. 각 샘플에 대 한 측정 반송의 평균 수는 그림 5a 에 표시 되 고 평균 거칠기는 그림 5b에서 볼 수 있습니다. 거칠음을 일로 속성 사이의 상관 관계가 있다. 소계 코팅 샘플 측정 반송 수 Ce SA 샘플 함께 동의 합니다. 그러나, Ce-SA 샘플은 명확 하 게 거칠어 (~ 40% 더 큰 Ra 값). 반면, FAS 17 샘플에 대 한 Ra 값은 그들의 일로 속성은 명확 하 게 다른 소계에 매우 비슷합니다.
그림 6에서 3 내구성 테스트의 일로 속성에 미치는 영향 분석.......
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토론
이 논문에서는, 물 표면에 알루미늄 기판 생산 전략 설명 합니다. 또한, 우리는 그들의 일로 속성, 거칠기, 내구성 및 안티 입힌 성능을 특성화 하는 방법을 보여줍니다.
SH 표면 준비, 우리는 두 가지 전략 사용. 첫 번째 전략 통합 산 에칭에 의해 SH 표면의 기본 계층 구조를 달성 하기 위해 적절 한 거칠기 정도. 이 과정은 특히 중요 한 어떤 다른 금속 또는 다른 성분과 알루미늄 기판에 대 한 추가 작업을 요구할 수 있습니다. 적절 한 에칭 조건에 대 한 검색 문제가 있을 수 있습니다 하며 일반적으로 에칭 시간 또는 산 성 농도의 스캔. 산 에칭은 산 성 해결책에서 녹는 금속 표면 또는 코팅된 표면에만 제한 됩니다. 이 작품에서 우리 HCl에 나중 hydrophobized 기판 에칭 코팅 증 착 또는 silanization (FAS-17), 그에 따라 플라스틱으로 그것. 두 번째 전략 세리아 코팅 거칠기 속성을 사용 합니다. 이 코팅은 에칭된 알 기판의 침수로 예금 되었다.......
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공개 사항
공개 하는 것이 없다.
감사의 글
이 연구 프로젝트에 의해 지원 되었다: MAT2014-60615-R 및 MAT2017-82182-R에 의해 자금 국가 연구 기관 (SRA)와 유럽 지역 개발 기금 (ERDF).
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 염산, 37% | SICAL, S.A. | 산 에칭에 사용되는 | |
| AC07411000 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodecyltriethoxysilane, | FAS-17 Dupont | D10389631 | Sigma-Aldrich |
| 658758 | 불소 중합체 증착에 사용되는 | Dupont | |
| FC-72 | 3M, Fluorinet | 1100-2-93 | 불소 중합체 증착에 사용되는 (탄화 플루탄 용매) |
| 세륨 (III) 염화물 헵타 하이드레이트, 99.9% | Sigma-Aldrich | 228931 | Ceria 코팅 증착에 사용되는 |
| 과산화수소 용액, 30% | Sigma-Aldrich | H1009 | Ceria 코팅 증착 |
| 스테아르산에 사용됩니다. 98.5% | Sigma-Aldrich | S4751 | Ceria 코팅 증착 |
| 에탄올 | SICAL, S.A. | 16271 | |
| Acetone | SICAL, S.A. | 1090 | |
| 알루미늄 시트 0.5mm | MODULOR (독일) | 125993 | 기판 |
| Micro-90 농축 세척 용액 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Ultra pure Milli-Q water | Millipore | ||
| 즈마 에칭기/Asher/클리너 전반에 사용 중단 EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | 사용 |
| PCC 소프트웨어 | AMETEK | 은 고속 카메라를 제어하는 소프트웨어를 중단했습니다 Phantom MIRO 4 | |
| 고속 카메라 Phantom Miro 4 | AMETEK | 바운싱 낙하 실험에 사용되는 | 중단 |
| Open Loop PLµ 2.32 | UPC-CD6 & 센소파르 테크 S.L. | 버전 2.32 | PLµ를 제어하는 소프트웨어; 컨포칼 이미징 프로파일러 |
| Plµ-컨포칼 이미징 프로파일러 2300 | Sensofar Tech S.L. | 거칠기 측정에 사용되는 | 단종 |
| TABER 5750 LINEARAL ABRASER | TABER | 5750 | 측면 마모 테스트에 사용 |
| 약사: ASTM 20-30 SAND C778 | U.S. SILICA COMPANY (USA) | 1-800-635-7263 | 연마 부품 충격 테스트에 사용 |
| 오존 세정제: PSDP-UV4T, 디지털 UV 오존 시스템 | Novascam | UV-오존 분해 테스트 | 중단 |
| 연동 펌프 GILSON 312, 프랑스 | GILSON (프랑스) | 물방울 테스트에 사용 | 중단 |
| 나일론 스레드 | 드라콘 낚싯줄, Izorline internacional, inc. (미국) | 얼음 접착 테스트에 사용 | 중단 |
| 디지털 포스 게이지 (ZTA-200N, ZTA 시리즈 | IMADA (미국) | 370199 | 얼음 접착 테스트에 사용 |
| 전동 테스트 스탠드 I, MH2-500N-FA | IMADA (미국) | 366942 얼음 접착 테스트에 사용됨 | |
| Force Recorder Professional | IMADA (USA) | 버전 1.0.2 | FORCE 등록을 위해 IMADA에서 제공하는 소프트웨어 |
| HYGROCLIP XD - STANDARD PROBE | Rotronic | 단종 온도 | 및 습도 프로브 |
| HW3 Lite 소프트웨어 | Rotronic | 버전 2.1.2 | HYGROCLIP 프로브 제어 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
