Podemos ilustrar diversas metodologias para produzir superfícies de metal superhydrophobic e explorar suas propriedades de durabilidade e antigelo.
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Artigo de método
Fabricação de superfícies de Metal Superhydrophobic para aplicações antigelo
Neste artigo
Resumo
Resumo
Várias maneiras de produzir superfícies metálicas superhydrophobic são apresentadas neste trabalho. Alumínio foi escolhido como o substrato metálico devido à sua ampla utilização na indústria. A molhabilidade da superfície produzida foi analisada pelo saltando experimentos de queda e a topografia foi analisada por microscopia confocal. Além disso, mostramos várias metodologias para medir a sua durabilidade e propriedades antigelo. Superfícies superhydrophobic segurar uma textura especial que deve ser preservada para manter sua repelência à água. Para fabricar superfícies duráveis, seguimos duas estratégias para incorporar uma textura resistente. A primeira estratégia é uma incorporação directa da aspereza à carcaça do metal pelo condicionamento ácido. Após esta texturização de superfície, a energia de superfície foi diminuída pela deposição de silanização ou fluoropolímero. A segunda estratégia é o crescimento de uma camada de ceria (após a texturização de superfície) que deve melhorar a superfície da dureza e resistência à corrosão. A energia de superfície foi diminuída com uma película de ácido esteárico.
A durabilidade das superfícies superhydrophobic foi examinada por um teste de impacto de partículas, desgaste mecânico por abrasão lateral e resistência de UV-ozônio. As propriedades antigelo foram exploradas por estudar a possibilidade de revogar a água sub-resfriada, congelando o atraso e adesão de gelo.
Introdução
A capacidade de superhydrophobic (SH) de superfícies para repelir a água é a razão que eles são tradicionalmente propostos como uma solução para evitar o gelo1,2. No entanto, existem preocupações sobre a adequação das superfícies SH para agentes antigelo: 1) os elevados custos de produção, 2) que superhydrophobicity nem sempre leva ao gelo-phobicity3e 3) a durabilidade questionável do SH superfícies4 . Superfícies superhydrophobic segurar duas propriedades relacionadas à sua composição química e topografia5: eles são difíceis, com caracter....
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Protocolo
Nota: O protocolo segue o esquema mostrado na Figura 2.
1. preparação da amostra
-
Limpeza e corte
- Usando uma tesoura de metal, cortar 25 x 45 mm x pedaços de 0,5 mm a 250 mm x 250 mm x folhas de 0,5 mm de alumínio.
Nota: Cuidado especial deve ser tomado quando usando a tesoura de metal, e treinamento especial pode ser necessário. - Remova a película protetora cobrindo um lado da amostra e lavar este lado usando cerca de 50 mL de solução de limpeza. Lave as amostras suavemente com as mãos enluvadas. Evite o uso de esfregões abrasivos.
- Enxague abundantem....
- Usando uma tesoura de metal, cortar 25 x 45 mm x pedaços de 0,5 mm a 250 mm x 250 mm x folhas de 0,5 mm de alumínio.
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Resultados
As propriedades umectantes e rugosidade das superfícies SH que foram utilizados neste estudo são mostradas na Figura 5. O número médio de saltos medidos para cada amostra é exibido na Figura 5a e a rugosidade média é mostrada na Figura 5b. Não há nenhuma correlação entre a aspereza e propriedades de umectação. O número de rejeições medido para a amostra de politetrafluoroetileno revestida de acordo c.......
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Discussão
Neste artigo, vamos demonstrar estratégias para produzir superfícies repelente de água em substratos de alumínio. Além disso, mostramos métodos para caracterizar suas propriedades umectantes, rugosidade, durabilidade e desempenho anti-gelo.
Para preparar as superfícies SH, usamos duas estratégias. A primeira estratégia incorporou o grau de rugosidade adequada para alcançar a estrutura hierárquica intrínseca das superfícies do SH pelo condicionamento ácido. Este processo é particularmente críti.......
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Divulgações
Nós não temos nada para divulgar.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi apoiada pelos projetos: MAT2014-60615-R e MAT2017-82182-R financiado pela a agência de investigação do estado (SRA) e o Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Ácido clorídrico, 37% | SICAL, S.A. | AC07411000 | usado para gravação ácida |
| 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodeciltrietoxissilano, 97% | Sigma-Aldrich | 658758 | usado para silanização com FAS-17 |
| Dupont AF1600 | Dupont | D10389631 | usado para deposição de fluropolímero |
| FC-72 | 3M, Flúor | 1100-2-93 | usado para deposição de fluropolímero (solvente de flurocarbono) |
| Cloreto de cério (III) heptahidratado, 99,9% | Sigma-Aldrich | 228931 | usado para deposição de revestimento de Ceria |
| Solução de peróxido de hidrogênio, 30% | Sigma-Aldrich | H1009 | usado para deposição de revestimento de Ceria |
| Ácido esteárico, ≥ 98,5% | Sigma-Aldrich | S4751 | usado para deposição de revestimento de Ceria |
| Etanol | SICAL, SA | 16271 | usado em toda a |
| Acetona | SICAL, S.A. | 1090 | usado em folhas |
| de alumínio 0.5mm | MODULOR (Alemanha) | 125993 | substratos usados através |
| solução de limpeza concentrada Micro-90 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Ultra pure Milli-Q água | Millipore | descontinuado | usado em todo |
| Plasma Etcher/Asher/Cleaner EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | usado em todo |
| software PCC | AMETEK | descontinuado | software controlando a câmera de alta velocidade Phantom MIRO 4 |
| Câmera de alta velocidade Phantom Miro 4 | AMETEK | descontinuado | usado para experimentos de queda saltitante |
| Open Loop PLµ 2.32 | UPC-CD6 & Sensofar Tech S.L. | versão 2.32 | Software de controle PLµ Perfilador de Imagem Confocal |
| Plµ-Perfilador de Imagem Confocal 2300 | Sensofar Tech S.L. | descontinuado | usado para medições de rugosidade |
| TABER 5750 ABRASER LINEAR | TABER | 5750 | usado para testes de abrasão lateral |
| Areia abrásiva: ASTM 20-30 SAND C778 | U.S. SILICA COMPANY (USA) | 1-800-635-7263 | usado para testes de impacto de partículas abrasivas |
| Limpador de ozônio: PSDP-UV4T, Sistema Digital de Ozônio UV Teste de | degradação | ||
| de ozônio UV-ozone descontinuado da NovascamBomba Peristalítica GILSON 312, França | GILSON (França) | descontinuada | usada para teste de gotejamento de água |
| fio de nylon | , Izorline internacional, inc. (EUA) | descontinuada | usada para testes de adesão de gelo |
| Medidor de força digital (ZTA-200N, ZTA Series | IMADA (EUA) | 370199 | usado para testes de adesão de gelo |
| Bancada de teste motorizada I, MH2-500N-FA | IMADA (EUA) | 366942 | utilizado para testes de aderência ao gelo |
| Force Recorder Professional | IMADA (USA) | versão 1.0.2 | software fornecido pela IMADA para registar a força |
| HYGROCLIP XD - SONDA STANDARD | Rotronic | descontinuado | Sonda de temperatura e humidade |
| Software HW3 Lite | Rotronic | versão 2.1.2 | Software de controlo da sonda HYGROCLIP |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
