Nous illustrons plusieurs méthodes pour produire des surfaces superhydrophobes métalliques et d’étudier leurs propriétés de durabilité et d’antigivrage.
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Article de méthode
Fabrication de Surfaces superhydrophobes en métal pour Applications d’antigivrage
Dans cet article
Résumé
Résumé
Plusieurs façons de produire des surfaces superhydrophobes métalliques sont présentées dans ce travail. En aluminium a été choisi comme le substrat métallique en raison de sa large utilisation dans l’industrie. La mouillabilité de la surface produite a été analysée en faisant rebondir les expériences de la goutte et la topographie a été analysée par microscopie confocale. En outre, nous montrons les diverses méthodologies afin de mesurer sa longévité et les propriétés d’antigivrage. Surfaces superhydrophobes tenir une texture spéciale qui doit être préservée pour garder leur traitement déperlant. Pour fabriquer des surfaces durables, nous avons suivi deux stratégies pour incorporer une texture résistante. La première stratégie est une incorporation directe de rugosité au substrat métallique par mordançage acide. Après cette surface texturisation, l’énergie de surface est diminuée par la déposition de silanisation ou polymère fluoré. La seconde stratégie est la croissance d’une couche d’oxyde de cérium (après texturation de surface) qui devrait améliorer la résistance de dureté et de la corrosion en surface. L’énergie de surface a diminué avec un film d’acide stéarique.
La durabilité des surfaces superhydrophobes a été examinée par un essai de choc de particules, l’usure mécanique par abrasion latérale et résistance aux UV-ozone. Les propriétés d’antigivrage ont été explorées en étudiant la possibilité d’abroger sous-refroidi gel de l’eau, retard et adhérence de la glace.
Introduction
La capacité des surfaces superhydrophobes de (SH) pour repousser l’eau est la raison qu’ils sont traditionnellement proposés comme solution pour prévenir le givrage1,2. Cependant, il y a des préoccupations quant à l’adéquation des surfaces SH pour les agents antigivre : 1) les coûts élevés de production, 2) que superhydrophobicity ne conduit pas toujours à glace-phobicity3et 3) la longévité douteuse de la SH surfaces4 . Surfaces superhydrophobes tenir deux propriétés liées à leur topographie et chemical composition5: elles sont rugueuses, ....
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Protocole
Remarque : Le protocole suit le schéma illustré à la Figure 2.
1. préparation de l’échantillon
-
Découpe et nettoyage
- À l’aide d’un cisaillement en métal, découper 25 x 45 mm x 0,5 mm pièces de 250 x 250 mm x 0,5 mm feuilles d’aluminium.
Remarque : Il faut attention spéciale lors de l’utilisation de la cisaille métal et une formation spéciale peut être nécessaire. - Retirer le film protecteur qui couvre une partie de l’échantillon et lavez ce côté à l’aide d’environ 50 mL de la solution nettoyante. Laver les échantillons doucement avec des mains gantées. Évitez d’....
- À l’aide d’un cisaillement en métal, découper 25 x 45 mm x 0,5 mm pièces de 250 x 250 mm x 0,5 mm feuilles d’aluminium.
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Résultats
Les propriétés de mouillage et la rugosité des surfaces SH qui ont été utilisées dans cette étude sont indiquées à la Figure 5. Le nombre moyen de rebonds mesurée pour chaque échantillon est affiché dans la Figure 5 a et la rugosité moyenne est illustrée à la Figure 5 b. Il n’y a aucune corrélation entre la rugosité et les propriétés de mouillage. Le nombre de rebonds mesurée pour l’échantillon endui.......
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Discussion
Dans cet article, nous montrons des stratégies pour réaliser des surfaces hydrofuges sur substrat d’aluminium. En outre, nous montrons des méthodes pour caractériser leurs propriétés mouillantes, la rugosité, la durabilité et la performance de l’antigivrage.
Pour préparer les surfaces SH, nous avons utilisé deux stratégies. La première stratégie intégrée le degré de rugosité appropriés pour réaliser la structure hiérarchique intrinsèque des surfaces SH par mordançage acide. Ce processus est pa.......
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Déclarations de divulgation
Nous n’avons rien à divulguer.
Remerciements
Cette recherche a été financée par les projets : MAT2014-60615-R et MAT2017-82182-R financé par l’État recherche Agence (SRA) et le Fonds européen de développement régional (FEDER).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Acide chlorhydrique, 37 % | SICAL, S.A. | AC07411000 | utilisé pour la gravure à l’acide |
| 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodécyltriéthoxysilane, 97 % | Sigma-Aldrich | 658758 | utilisé pour la silanisation avec FAS-17 |
| Dupont AF1600 | Dupont | D10389631 | utilisé pour le dépôt de fluropolymère |
| FC-72 | 3M, Fluorinet | 1100-2-93 | utilisé pour le dépôt de fluropolymère (solvant flurocarbone)Chlorure |
| cérium (III) heptahydraté, 99,9 % | Sigma-Aldrich | 228931 | utilisé pour le dépôt de revêtement Ceria |
| Solution de peroxyde d’hydrogène, 30 % | Sigma-Aldrich | H1009 | utilisé pour le dépôt |
| d’acide stéarique de revêtement Ceria, &ge ; 98,5 % | Sigma-Aldrich | S4751 | utilisé pour le dépôt de revêtement Ceria |
| Ethanol | SICAL, S.A. | 16271 | utilisé dans toute la |
| gamme Acetone | SICAL, S.A. | 1090 | utilisé dans toutes les |
| tôles d’aluminium 0,5 mm | MODULOR (Allemagne) | 125993 | substrats utilisés dans |
| solution de nettoyage concentrée Micro-90 | Sigma-Aldrich | Z281506 | |
| Eau Milli-Q ultra pure | Millipore | cessé | d’être utilisé dans toute la |
| Plasma Etcher / Asher/Cleaner EMITECH K1050X | Aname | K1500XDEV-001 | utilisé tout au long du |
| logiciel PCC | AMETEK | a abandonné | le logiciel contrôlant la caméra haute vitesse Phantom MIRO 4 |
| Caméra haute vitesse Phantom Miro 4 | AMETEK | a cessé | d’être utilisé pour les expériences de chute rebondissante |
| Open Loop PLµ ; 2.32 | UPC-CD6 & Sensofar Tech S.L. | version 2.32 | Logiciel de contrôle PLµ ; Profileur d’imagerie confocale |
| Plµ ;-Profileur d’imagerie confocale 2300 | Sensofar Tech S.L. | abandonné | utilisé pour les mesures de rugosité |
| TABER 5750 ABRASEUR LINÉAIRE | TABER | 5750 | utilisé pour les essais d’abrasion latérale |
| Sable abbrasif : ASTM 20-30 SAND C778 | U.S. SILICA COMPANY (USA) | 1-800-635-7263 | utilisé pour les essais d’impact partiel abrasif |
| Nettoyeur d’ozone : PSDP-UV4T, système d’ozone UV numérique | Novascam | arrêt essai de | |
| dégradation de l’ozone UVPompe péristalitique GILSON 312, France | GILSON (France) | abandonnée | utilisée pour l’essai d’étanchéité à l’eau |
| Fil de nylon | Ligne de pêche Drabon, Izorline internacional, inc. (USA) | abandonnée | utilisée pour les essais d’adhérence sur la glace |
| Dynamomètre numérique (ZTA-200N, ZTA Series | IMADA (USA) | 370199 | utilisé pour les essais d’adhérence sur la glace |
| Banc d’essai motorisé I, MH2-500N-FA | IMADA (USA) | 366942 | utilisé pour les tests d’adhérence sur la glace Force |
| Recorder Professional | IMADA (USA) | version 1.0.2 | logiciel fourni par IMADA pour l’enregistrement de la force |
| HYGROCLIP XD - SONDE STANDARD | Rotronic | Fin de série | Sonde de température et d’humidité |
| HW3 Lite Logiciel | Rotronic | version 2.1.2 | Logiciel de contrôle de la sonde HYGROCLIP |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
