Name: ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-15T13:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: למד שיטות לייצור משטחי מתכת סופר-הידרופוביים ליישומי ציפוי אנטי-קפיאה. השיטות כוללות טיפול חומצתי באלומיניום, סילניזציה ושכבות פלואורופולימריות לבדיקת עמידות ויעילות מניעת קרח.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי הפרוייקטים: MAT2014-60615-R ו- MAT2017-82182-R במימון סוכנות מחקר המדינה (ההזמנות) ואת אירופה אזורי פיתוח קרן (ERDF).

<ol><li>Fang, G., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/si.13.00046">Understanding the anti-icing behavior of superhydrophobic surfaces.</a> Surface Innovations. 2 (2), 94-102 (2014).</li>
<li>Wang, N., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nj/c6nj02824a">Robust superhydrophobic coating and the anti-icing properties of its lubricants-infused-composite surface under condensing condition.</a> New Journal of Chemistry. 41 (4), 1846-1853 (2017).</li>
<li>Jung, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+superhydrophobic+surfaces+best+for+icephobicity%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Are superhydrophobic surfaces best for icephobicity?</a> Langmuir. 27 (6), 3059-3066 (2011).</li>
<li>Milionis, A., Loth, E., Bayer, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+the+mechanical+durability+of+superhydrophobic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Recent advances in the mechanical durability of superhydrophobic materials.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 229, 57-79 (2016).</li>
<li>Li, X. -M., Reinhoudt, D., Crego-Calama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+do+we+need+for+a+superhydrophobic+surface%3F+A+review+on+the+recent+progress+in+the+preparation+of+superhydrophobic+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent progress in the preparation of superhydrophobic surfaces.</a> Chemical Society Reviews. 36 (8), 1350-1368 (2007).</li>
<li>Sun, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artificial+Lotus+Leaf+by+Nanocasting%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Artificial Lotus Leaf by Nanocasting.</a> Langmuir. 21 (19), 8978-8981 (2005).</li>
<li>Darmanin, T., Guittard, F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702115000024">Superhydrophobic and superoleophobic properties in nature.</a> Materials Today. 18 (5), 273-285 (2015).</li>
<li>Marmur, A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2006/sm/b514811c">Soft contact: Measurement and interpretation of contact angles.</a> Soft Matter. 2 (1), 12-17 (2006).</li>
<li>Li, W., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2008/sm/b715731b">Hierarchical structures for natural superhydrophobic surfaces.</a> Soft Matter. 4 (3), 462-466 (2008).</li>
<li>Ruiz-Cabello, F. J. M., Rodríguez-Criado, J. C., Cabrerizo-Vílchez, M., Rodríguez-Valverde, M. A., Guerrero-Vacas, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944016309961">Towards super-nonstick aluminized steel surfaces.</a> Progress in Organic Coatings. 109, 135-143 (2017).</li>
<li>Yuan, Z., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S025789721400512X">Fabrication of superhydrophobic surface with hierarchical multi-scale structure on copper foil.</a> Surface and Coatings Technology. 254, 151-156 (2014).</li>
<li>Varshney, P., Mohapatra, S. S., Kumar, A. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19475411.2016.1272502">Superhydrophobic coatings for aluminium surfaces synthesized by chemical etching process.</a> International Journal of Smart and Nano Materials. 7 (4), 248-264 (2016).</li>
<li>Ruiz-Cabello, F. J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Testing+the+performance+of+superhydrophobic+aluminum+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Testing the performance of superhydrophobic aluminum surfaces.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 508, 129-136 (2017).</li>
<li>Mahadik, S. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433213006740">Superhydrophobic silica coating by dip coating method.</a> Applied Surface Science. 277, 67-72 (2013).</li>
<li>Xu, L., Karunakaran, R. G., Guo, J., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent%2C+superhydrophobic+surfaces+from+one-step+spin+coating+of+hydrophobic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Transparent, superhydrophobic surfaces from one-step spin coating of hydrophobic nanoparticles.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 4 (2), 1118-1125 (2012).</li>
<li>Montes Ruiz-Cabello, F. J., Amirfazli, A., Cabrerizo-Vilchez, M., Rodriguez-Valverde, M. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra15451d">Fabrication of water-repellent surfaces on galvanized steel.</a> RSC Advances. 6 (76), 71970-71976 (2016).</li>
<li>Li, L., Breedveld, V., Hess, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+of+superhydrophobic+stainless+steel+surfaces+by+acid+treatments+and+hydrophobic+film+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Creation of superhydrophobic stainless steel surfaces by acid treatments and hydrophobic film deposition.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 4 (9), 4549-4556 (2012).</li>
<li>Wang, N., Xiong, D., Deng, Y., Shi, Y., Wang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+robust+superhydrophobic+steel+surface+with+anti-icing%2C+UV-durability%2C+and+corrosion+resistance+properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Mechanically robust superhydrophobic steel surface with anti-icing, UV-durability, and corrosion resistance properties.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (11), 6260-6272 (2015).</li>
<li>Azimi, G., Kwon, H. -M., Varanasi, K. K. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-communications/article/superhydrophobic-surfaces-by-laser-ablation-of-rare-earth-oxide-ceramics/AE18F43F3424668F886FE4416DD2A38C">Superhydrophobic surfaces by laser ablation of rare-earth oxide ceramics.</a> MRS Communications. 4 (3), 95-99 (2014).</li>
<li>Liang, J., Hu, Y., Fan, Y., Chen, H. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sia.5255/abstract">Formation of superhydrophobic cerium oxide surfaces on aluminum substrate and its corrosion resistance properties.</a> Surface and Interface Analysis. 45 (8), 1211-1216 (2013).</li>
<li>Azimi, G., Dhiman, R., Kwon, H. -M., Paxson, A. T., Varanasi, K. K. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nmat3545">Hydrophobicity of rare-earth oxide ceramics.</a> Nature Materials. 12, 315(2013).</li>
<li>Ruan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+anti-icing+behavior+of+superhydrophobic+surfaces+on+aluminum+alloy+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Preparation and anti-icing behavior of superhydrophobic surfaces on aluminum alloy substrates.</a> Langmuir. 29 (27), 8482-8491 (2013).</li>
<li>Yin, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433210005982">In situ investigation of ice formation on surfaces with representative wettability.</a> Applied Surface Science. 256 (22), 6764-6769 (2010).</li>
<li>Boinovich, L., Emelyanenko, A. M., Korolev, V. V., Pashinin, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+wettability+on+sessile+drop+freezing%3A+when+superhydrophobicity+stimulates+an+extreme+freezing+delay%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Effect of wettability on sessile drop freezing: when superhydrophobicity stimulates an extreme freezing delay.</a> Langmuir. 30 (6), 1659-1668 (2014).</li>
<li>Antonini, C., Innocenti, M., Horn, T., Marengo, M., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X11000401">Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems.</a> Cold Regions Science and Technology. 67 (1-2), 58-67 (2011).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4752436">Superhydrophobic surfaces cannot reduce ice adhesion.</a> Applied Physics Letters. 101 (11), 111603(2012).</li>
<li>Adam, S., Barada, K. N., Alexander, D., Mool, C. G., Eric, L. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/11/115012/meta">Linear abrasion of a titanium superhydrophobic surface prepared by ultrafast laser microtexturing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (11), 115012(2013).</li>
<li>Li, X. -W., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/c5ra00324e">Low-cost and large-scale fabrication of a superhydrophobic 5052 aluminum alloy surface with enhanced corrosion resistance.</a> RSC Advances. 5 (38), 29639-29646 (2015).</li>
<li>Meuler, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationships+between+water+wettability+and+ice+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Relationships between water wettability and ice adhesion.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 2 (11), 3100-3110 (2010).</li>
<li>Boinovich, L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combination+of+functional+nanoengineering+and+nanosecond+laser+texturing+for+design+of+superhydrophobic+aluminum+alloy+with+exceptional+mechanical+and+chemical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Combination of functional nanoengineering and nanosecond laser texturing for design of superhydrophobic aluminum alloy with exceptional mechanical and chemical properties.</a> ACS Nano. 11 (10), 10113-10123 (2017).</li>
<li>Wan, B., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sia.5940/abstract">Superhydrophobic ceria on aluminum and its corrosion resistance.</a> Surface and Interface Analysis. 48 (3), 173-178 (2016).</li>
<li>Gómez-Lopera, J. F., Martínez-Aroza, J., Rodríguez-Valverde, M. A., Cabrerizo-Vílchez, M. A., Montes-Ruíz-Cabello, F. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378475414003061">Entropic image segmentation of sessile drops over patterned acetate.</a> Mathematics and Computers in Simulation. 118, 239-247 (2015).</li>
<li>Gao, L., McCarthy, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Teflon+is+hydrophilic.+comments+on+definitions+of+hydrophobic%2C+shear+versus+tensile+hydrophobicity%2C+and+wettability+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Teflon is hydrophilic. comments on definitions of hydrophobic, shear versus tensile hydrophobicity, and wettability characterization.</a> Langmuir. 24 (17), 9183-9188 (2008).</li>
<li>Ruiz-Cabello, F. J. M., Rodriguez-Valverde, M. A., Cabrerizo-Vilchez, M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/sm/c1sm06196h">A new method for evaluating the most stable contact angle using tilting plate experiments.</a> Soft Matter. 7 (21), 10457-10461 (2011).</li>
<li>Pierce, E., Carmona, F. J., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775707008801">Understanding of sliding and contact angle results in tilted plate experiments.</a> Colloids Surfaces A. 323 (1-3), 73-82 (2008).</li>
<li>Ye, H., Zhu, L., Li, W., Liu, H., Chen, H. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta02118f">Simple spray deposition of a water-based superhydrophobic coating with high stability for flexible applications.</a> Journal of Materials Chemistry. 5 (20), 9882-9890 (2017).</li>
<li>Rolland, J. P., Van Dam, R. M., Schorzman, D. A., Quake, S. R., DeSimone, J. M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14982433">Solvent-resistant photocurable &#34;liquid Teflon&#34; for microfluidic device fabrication.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2322-2323 (2004).</li>
</ol>

אין לנו לחשוף.

בנייר זה, נדגים אסטרטגיות כדי לייצר משטחים דוחה מים על אלומיניום סובסטרטים. בנוסף, אנו מראים שיטות לאפיון הרטבה המאפיינים שלהם, חספוס, עמידות וביצועים ציפוי אנטי.
כדי להכין את המשטחים SH, השתמשנו שתי אסטרטגיות. האסטרטגיה הראשונה שילב את מידת החספוס הנכונה להשיג את המבנה ההירארכי מהותי של משטחים SH בחומצה. תהליך זה הוא קריטי במיוחד, אשר עשויים לדרוש עבודה נוספת עבור מתכות או אלומיניום מצעים עם הרכב שונה אחרים. בחיפוש אחר התנאים איכול נכונה עשויה להיות בעיה, בדרך כלל דורש סריקתה של תחריט זמן או ...

היכולת של משטחים (SH) superhydrophobic להדוף מים הסיבה כי הם נמצאים באופן מסורתי כפי שהוצע פתרון למניעת הציפוי1,2. עם זאת, ישנם חששות לגבי ההתאמה של משטחים SH לסוכנים הציפוי נגד: 1) את העלויות הגבוהות של ייצור, superhydrophobicity 2) זה לא תמיד להוביל קרח-phobicity3ו- 3) העמידות המפוקפקת של SH משטחים4 . משטחים superhydrophobic להחזיק שני מאפיינים הקשורים שלהם הטופוגרפיה וכימיקלים הרכב5: הם קשים, עם מאפיינים טופוגרפיים מסוים; האנרגיה השטח שלהם הוא נמוך (ממהותם הידרופובי).
החספוס על משטח הידרופובי משמש כדי להפחית את היחס בין האזור ממש נוזלי אחיד ואזור קשר לכאורה. המים אינה באופן מלא בקשר עם המוצק בשל לוטוס אפקט6,7, כאשר הירידה נח או נע על גבי asperities פני השטח. בתרחיש זה, הממשק נוזלי אחיד פועל heterogeneously עם שני תחומים כימי: משטח מוצק עצמו ואת הבועות-האוויר זעירים לכוד בין המוצק מים8. מידת מים repellency מחובר את כמות האוויר לכודה כי המדבקות אוויר הן חלקה שלה זווית מגע פנימי היא 180°. מחקרים מדווחים על שילוב של מרקם פני שטח הירארכי עם מיקרו, ננו-asperities כמו האסטרטגיה האופטימלית כדי לספק יותר מאפיינים דוחה מים (יותר נוכחות של אוויר בהממשק מוצק נוזלי)9. עבור כמה מתכות, אסטרטגיה בעלות נמוכה כדי ליצור שני ברמת החספוס תכונות היא חומצה-איכול10,11. הליך זה משמש לעתים קרובות בענף. עם ריכוז החומצה מסוימים ושעות לתחריט, לפני שטח המתכת מגלה בצבעוניות הירארכי נאותה. באופן כללי, חספוס ממוטבת על ידי משתנה ריכוז החומצה, תחריט זמן או בשני12. האנרגיה השטח של מתכות הוא גבוה ומחייב מסיבה זו, הזיוף של משטחי מתכת דוחה מים hydrophobization מאוחר יותר.
Hydrophobization מושגת בדרך כלל על ידי הסרט הידרופובי דפוזיציה בשיטות שונות: silanization10,13, ציפוי מח ש14, ספין-ציפוי15, ריסוס16 או פלזמה-התצהיר17 . Silanization כבר המוצע18 כאחת הכלי המבטיחים ביותר לשיפור העמידות הנמוכה של משטחים SH. שלא כמו טכניקות לעדות אחרות, תהליך silanization מבוסס על קשר קוולנטי בין הקבוצות סי-או עם קבוצות הידרוקסיל משטח המצע מתכת10. החיסרון של תהליך silanization הוא הצורך עבור ההפעלה הקודמת של המצע מתכת כדי ליצור קבוצות הידרוקסיל מספיק עבור רמה גבוהה של כיסוי ואחידות. אסטרטגיה אחרת הציעה לאחרונה עמיד לייצר משטחים superhydrophobic הוא השימוש של ציפויים נדיר-earth19,20. יש ציפויים המטרו סריה שני המאפיינים להצדיק שימוש זה: הם יכולים להיות מהותית הידרופובי21, והם חזקים מכנית, כימית. בפרט, היא אחת הסיבות החשובות ביותר למה הם נבחרו כמו ציפוי המגן שלהם יכולות הגנה מפני שיתוך20.
כדי לייצר משטחי מתכת SH לטווח ארוך, נחשבים בשני נושאים: לא נגרם נזק שהרקמה החיצונית, הסרט/ציפוי הידרופובי חייב להיות מעוגן אל המצע. משטחי נחשפים בדרך כלל ללבוש מקורו מאת לרוחב שחיקה או חלקיק ההשפעה4. אם asperities פגומים, water-repellency עשוי להיות לצמצמה. תחת בסביבות קיצוניות, ציפוי הידרופובי יוסרו חלקית מפני השטח או עשויים להיות מושפלת באופן כימי על ידי חשיפה UV, לחות או קורוזיה. העיצוב של ציפוי עמיד של משטחים SH הוא אתגר חשוב לקבלת ציפוי והנדסה משטח.
מתכות, אחת הדרישות התובעניות ביותר היא כי היכולת האנטי-הציפוי מבוסס על שלושה היבטים מחוברים22 כמופיע באיור1: subcooled מים repellency, עיכוב קופא, והצמדות נמוך קרח-. הציפוי החיצונית מתרחשת כאשר subcooled מים, בדרך כלל גשם יורד, בא במגע עם משטח יציב, במהירות קפוא ידי התגרענות הטרוגנית23. הקרח בנוי (הר) מחובר היטב אל פני השטח. לכן, הצעד הראשון כדי למנוע הציפוי היא לצמצם את הזמן קשר מוצק-מים. אם פני השטח superhydrophobic, טיפות גשם עלול להיות מגורש מן השטח לפני ההקפאה. בנוסף, הוכח כי, בתנאים לח, משטחים עם זווית קשר גבוהה לעכב קפוא ביעילות רבה יותר מאשר אלה עם זווית מגע נמוכה24. מסיבות אלו שני, SH משטחים הם משטחים המתאים ביותר כדי להמתיק את הציפוי. עם זאת, החיים של משטחים superhydrophobic עשוי להיות נקודת מפתח מאז תנאים הציפוי הם בדרך כלל אגרסיבי25. מספר מחקרים הגיעו למסקנה כי SH משטחים אינם הבחירה הטובה ביותר עבור הפחתת קרח אדהזיה26. פעם אחת הצורות קרח על פני השטח, זה נשאר בחוזקה צמוד בשל פני השטח asperities. החספוס מגבירה את איזור קרח-משטח המגע, asperities לשמש סוכני שלובים26. השימוש של משטחים SH עמיד מומלץ להימנע הציפוי אם אין עקבות של קרח שכבר קיים על פני השטח.
בעבודה זו, אנו מציגים מספר פרוטוקולים לייצר משטחים SH עמיד על מצעים מתכת. אנו משתמשים אלומיניום (Al) כמו המצע כי זה נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, שילוב של תכונות האנטי-הציפוי רלוונטי במיוחד עבור יישומים מסוימים (מתקני נופש הסקי, אווירונאוטיקה, וכד'). אנו מכינים שלושה סוגי משטחים: משטח Al מרקם מצופה fluoropolymer ציפוי, עם מרקם Al משטח silanized עם fluorosilane, bilayer חומצה סטארית-המטרו סריה על המצע באל. דומה טכניקות17,27,28,29 לספק 100-300 ננומטר הסרט עוביים או אפילו חד שכבתי סרטים. עבור כל משטח, אנו נמדדים תכונותיהם הרטבה, ערכו בדיקות שחיקה. לבסוף, ניתחנו את ביצועיהם האנטי-הציפוי באמצעות שלוש בדיקות שנועדו לחקור באופן עצמאי את שלושה מאפיינים המוצג באיור1.
פרוטוקול שלנו מבוסס על ערכת באיור 2. ברגע משטחים SH Al מוכנים, הרטבה תכונותיהם ואת הטופוגרפיה מנותחים כדי לקבוע repellency מאפיינים ותכונות חספוס שלהם. המאפיינים הרטבה מנותחים על ידי הקפיץ שחרור ניסויים, אשר היא טכניקה מחובר את הידבקות מתיחה של מים. מאז התצפית של ירידה קופץ נדרש, טכניקה זו מתאימה רק משטחים superhydrophobic13. עבור כל טיפול פני שטח, הכנו דגימות לפחות ארבעה פאשה, הציפוי נגד ודוגמאות ארבע אחר לבצע את בדיקות עמידות. הנזק שנגרם לאחר כל מבחן עמידות נותחה על ידי מדידת אובדן להרטיב מאפיינים ותכונות חספוס. עמידות דומה בדיקות כדי המוצע אלה בעבודה זו שימשו לאחרונה27,אחרים משטחי מתכת30.
בנוגע. הניסויים האנטי-הציפוי מטרת מחקר זה היא לקבוע אם השימוש של משטחים SH Al המיוצר נוחים לשימוש כסוכני אנטי הציפוי. לפיכך, ניתחנו, לשם השוואה, הביצועים של שליטה שתי דוגמאות: א) דוגמה באל שלא טופלו (דוגמה הידרופילית חלקה), b) hydrophobized אבל מדגם לא עם מרקם (חלק הידרופובי דוגמה). לאותה מטרה, השימוש עם מרקם אבל לא hydrophobized השטח עשוי להיות מעניין. למרבה הצער, השטח הזה הוא מאוד wettable, לא ניתן לבצע אנטי-ציפוי בדיקות בשבילם.

<table><tbody><tr><td>חומצה הידרוכלורית, 37%</td> <td>SICAL, SA</td><td>AC07411000</td><td>משמש לתחריט חומצה</td></tr><tr><td>1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltriethoxysilane, 97%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>658758</td><td>המשמש לסילניזציה עם FAS-17</td></tr><tr><td>Dupont AF1600</td><td>Dupont</td><td>D10389631</td><td>המשמש לתצהיר פלורופולימר</td></tr><tr><td>FC-72</td><td>3M, פלואורונט</td><td>1100-2-93</td><td>המשמש לתצהיר פלורופולימר (ממס פלורוקרבון)Cerium</td></tr><tr><td>(III) כלוריד הפטהידרט, 99.9%</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>228931</td><td>משמש לתצהיר ציפוי סריה</td></tr><tr><td>תמיסת מי חמצן, 30%</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>H1009</td><td>משמש לתצהיר ציפוי סריה</td></tr><tr><td>חומצה סטארית, &ge; 98.5%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>S4751</td><td>משמש לתצהיר ציפוי Ceria</td></tr><tr><td>אתנול</td><td>SICAL, SA</td><td>16271</td><td>בשימוש ברחבי</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>SICAL, S.A.</td><td>1090</td><td>בשימוש בכל</td></tr><tr><td>יריעות אלומיניום 0.5 מ"מ</td><td>MODULOR (גרמניה)125993</td><td></td> <td>מצעים בשימוש דרך</td></tr><tr><td>תמיסת ניקוי מרוכזת Micro-90</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z281506</td><td></td></tr><tr><td>מים Milli-Q טהורים במיוחד</td><td>Millipore</td><td>הופסק</td><td>בשימוש בכל</td></tr><tr><td>תחריט פלזמה / אשר/מנקה EMITECH K1050X</td><td>Aname</td><td>K1500XDEV-001</td><td>בשימוש בכל</td></tr><tr><td>תוכנת PCC</td><td>AMETEK</td><td>הפסיקה</td><td>את השליטה במצלמה המהירה Phantom MIRO 4</td></tr><tr><td>מצלמה במהירות גבוהה Phantom Miro 4</td><td>AMETEK</td><td>הופסק</td><td>בשימוש לניסויי טיפה מקפצים</td></tr><tr><td>Open Loop PL&micro; 2.32</td><td>UPC-CD6 & סנסופר טק בע"מ</td><td>גרסה 2.32</td><td>Sofware שליטה PL&micro; פרופיל הדמיה קונפוקלי</td></tr><tr><td>Pl&micro;-Confocal Imaging Profiler 2300</td><td>Sensofar Tech S.L.</td><td>הופסק</td><td>בשימוש למדידות חספוס</td></tr><tr><td>TABER 5750 שוחק ליניאלי</td><td>TABER</td><td>5750</td><td>משמש לבדיקות שחיקה רוחבית</td></tr><tr><td>חול מתבהר: ASTM 20-30 SAND C778</td><td>U.S. SILICA COMPANY (USA)</td> <td>1-800-635-7263</td><td>משמש לבדיקות השפעת חלקיקים שוחקים</td></tr><tr><td>מנקה אוזון: PSDP-UV4T, מערכת אוזון UV דיגיטלית</td><td>Novascam</td><td>הופסק</td><td>בדיקת</td></tr> <tr><td>השפלה של UV-אוזוןמשאבה פריסטלית גילסון 312, צרפת</td><td>גילסון (צרפת)</td><td>הופסק</td><td>בשימוש לבדיקת טפטוף מים</td></tr><tr><td>חוט ניילון</td><td>חוט דיג דרקון, Izorline internacional, inc. (ארה"ב)</td><td>הופסק</td><td>משמש לבדיקות הידבקות קרח</td></tr><tr><td>מד כוח דיגיטלי (ZTA-200N, סדרת ZTA</td><td>IMADA (ארה"ב)</td><td>370199</td><td>משמש לבדיקות הידבקות קרח</td></tr><tr><td>עמדת בדיקה ממונעת I, MH2-500N-FA</td><td>IMADA (ארה"ב)</td><td>366942</td><td>משמש לבדיקות הידבקות קרח</td></tr><tr><td>תוכנת מקליט כוח מקצועית</td><td>IMADA (ארה"ב)</td> <td>גרסה 1.0.2</td><td>המסופקת על ידי IMADA לרישום הכוח</td></tr><tr><td>HYGROCLIP XD - STANDARD PROBE</td><td>Rotronic</td><td>הופסק</td><td>בדיקת טמפרטורה ולחות</td></tr><tr><td>תוכנת</td><td>Rotronic</td><td>גרסה 2.1.2</td><td>Sofware השולטת ב-HYGROCLIP Probe</td></tr></tbody></table>

ייצור של משטחי מתכת superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

בעבודה זו מוצגים מספר דרכים לייצר משטחי מתכת superhydrophobic. אלומיניום נבחר את המצע מתכת עקב השימוש רחב בתעשייה. Wettability של המשטח המיוצר נותחה על ידי הקפצה טיפה ניסויים, הטופוגרפיה נותחה על ידי מיקרוסקופיה קונפוקלית. בנוסף, אנו מראים מתודולוגיות שונות כדי למדוד את עמידות ומאפייני הציפוי נגד. משטחים superhydrophobic החזק מרקם מיוחד שחייבים להשמר כדי לשמור על water-repellency שלהם. להמציא משטחי עמיד, עקבנו שתי אסטרטגיות לשילוב מרקם עמיד. האסטרטגיה הראשונה היא התאגדות ישירה של חספוס כדי המצע מתכת על ידי בחומצה. לאחר texturization פני השטח הזה, האנרגיה משטח ירדו בכ התצהיר silanization או fluoropolymer. האסטרטגיה השנייה היא הצמיחה של שכבה המטרו סריה (אחרי texturization משטח) צריך לשפר את פני השטח קשיות קורוזיה. משטח האנרגיה ירדו עם סרט חומצה סטארית.
העמידות של משטחים superhydrophobic נבדק על ידי בדיקת ההשפעה של חלקיקים, שחיקה מכאנית על ידי שחיקה לרוחב, עמידות UV-האוזון. המאפיינים האנטי-הציפוי היו שפוקדים אותו ללמוד את היכולת לבטל subcooled מים, הקפאת עיכוב, וקרח אדהזיה.

המאפיינים הרטבה ו החספוס של משטחים SH ששימשו במחקר זה מוצגים באיור5. המספר הממוצע של הקפיצות נמדדת עבור כל דגימה מוצגים באיור 5a , בצבעוניות ממוצע מוצג באיור 5b. אין שום קשר בין בצבעוניות משתין מאפיינים. מספר הקפיצות נמדדת עבור המדגם מצופה טפלון מסכים עם הדגימה Ce-SA. עם זאת, המדגם Ce-SA הוא ללא ספק קשה יותר (~ 40% ערך רה גדול יותר). לעומת זאת, הערך Ra עבור המדגם FAS-17 הוא דומה מאוד טפלון, בעוד תכונ...

אנחנו מציגים מספר מתודולוגיות לייצר משטחי מתכת superhydrophobic, וכן לבחון את עמידות ומאפייני האנטי הציפוי.

ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחומי הציפוי לגבי הנוחות וההתאמה של שימוש במשטחים סופר-הידרופוביים כחומרים נגד קרח ביישומים אמיתיים. היתרון העיקרי של טכניקות אלו הוא שניתוח עם משטח גם מונע ציפוי וגם עמיד מספיק כדי לעמוד בתנאי ההרטבה בעת התרחשות הדובדבן. כדי להתחיל בהכנת הדגימה, במכסה אדים, הניחו של 100 מיליליטר המכילה 80 מיליליטר של ארבע חומצה הידרוכלורית טוחנת בכוס של 500 מיליליטר.מלאו עוד של 500 מיליליטר במים טהורים במיוחד. טבלו דגימת אלומיניום בחומצה, בעזרת פינצטה פוליטטרפלואורואתילן והניחו לה להשרות במשך שמונה דקות. לאחר מכן, הרוו את הדגימה החרוטה במים טהורים במיוחד.שטפו היטב את הדגימה לפני שתמשיכו. לאחר מכן, יבש את הדגימה תחת אדים של אוויר דחוס מסונן עד שלא נראים מים על פני השטח. לבסוף, יבש את הדגימה בתנור בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.כדי להידרופוביזציה של הדגימה על ידי סילניזציה של פאזת אדים, טפל תחילה בפלזמה עם פלזמת אוויר ב-100 וואט למשך 10 דקות. לאחר מכן, הניחו מיד את הדגימה בצלחת פטרי מפלסטיק והטו מעט את הדגימה עם קצה פיפטה של 20 עד 200 מיקרוליטר. מרחו שתי טיפות של 50 מיקרוליטר של הסילאן כסנטימטר אחד מהדגימה.מכסים את רוב המנה במכסה. הניחו מיד את המנה במייבש ואקום. מכסים כ- 80% מהמנה במכסה ומפנים אותה כדי להתחיל בסילאניזציה.סילן את הדגימה למשך הלילה או למ

fabrication-superhydrophobic-metal-surfaces-for-anti-icing

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

חומרים פולימריים סופר-הידרופוביים דו-ממדיים ותלת-ממדיים מוכנים על ידי אלקטרו-ספינינג או ריסוס אלקטרו פולימרים מתכלים מעורבבים עם פולימר בעל אנרגיית פני שטח נמוכה יותר בעל הרכב דומה.

בודה חומרים פולימריים עבור יישומים ביו-הידרופובי

משטחי אי ים ננומטריים המורכבים מקופולימרים בלוקים מגיבים תרמית יוצרו בשיטת Langmuir-Schaefer לבקרת הידבקות וניתוק ספונטניים של תאים. הודגמו הן הכנת המשטח והן הידבקות וניתוק התאים על פני השטח.

הכנת Thermoresponsive Nanostructured משטחי הנדסת רקמות

מאמר זה מציג פרוטוקול לייצור ננו-חלקיקים מבוססי חלבון המשנה את פני השטח ההידרופוביים להידרופילים. הננו-חלקיק המיוצר הוא מכלול של קופולימרים דיבלוק גליאדין-ציאנואקרילט. ציפוי ריסוס עם הננו-חלקיק המיוצר משנה את פני השטח של חומר המטרה למשטח הידרופילי.

פרוטוקול עבור ההפקה של חלקיקי גליאדין-cyanoacrylate לציפוי הידרופיליות

ברכה-רותחים חומים-העברת ניסויים בוצעו כדי לבחון את ההשפעות של דפוסי רטיבים היברידיים על מקדם העברת חום (HTC). הפרמטרים של חקירה הם מספר interlines ואת נטיית הדפוס של משטח רטיבים השונה.

ברכת רותחים חום-העברת שיפור על גלילי משטחים עם דפוסי רטיבים היברידיים

כתב יד זה מציע שיטה בכימיה רכה לסינתזה של מיקרוספירות זכוכית חלולות (HGM) סופר-הידרופוביות בציפוי TiO2 עם תכונות רפלקטיביות IR גבוהות.

טיו<sub&gt; 2</sub&gt; מיקרוסכמות זכוכית החלולה מצופית עם מאפיינים הידרופוביים ו- High IR-רעיוניים מסונתז על ידי שיטת Soft-כימיה

משטחי חלקלק מספקים דרך חדשה כדי לפתור את הבעיה אדהזיה. פרוטוקול זה מתאר כיצד להמציא משטחי חלקלק בטמפרטורות גבוהות. התוצאות מדגימים כי משטחי חלקלק הראה נגד הרטבה נוזלים, השפעה אנטי אדהזיה מדהים על הרקמות הרכות בטמפרטורות גבוהות.

הכנה והתנהגות אנטי אדהזיה בטמפרטורות גבוהות של משטח חלקלק-נירוסטה

שיטת ייצור אלקטרודות interdigitated בסדר (מרווח ורוחב: 20 מיקרומטר) בקצה של מחט תת-עורית (קוטר: 720 מיקרומטר) הוכח באמצעות תרסיס ציפוי גמיש סרט photomask בתהליך פוטוליתוגרפיה.

ייצור של אלקטרודות בסדר על הקצה של מחט Hypodermic באמצעות תרסיס Photoresist ציפוי גמיש Photomask ביו יישומים

כאן, אנו מציגים עבור הזיוף של צלחות nanopattern מעבר צבע באמצעות nanoimprinting תרמי ואת שיטת הקרנה התגובות של האדם ובתאים אנדותל nanostructures פרוטוקול. באמצעות הטכנולוגיה המתואר, זה אפשרי לייצר לפיגום שיכול להשפיע על התנהגות התא על ידי הגירויים הפיזיים.

ייצור של מעבר צבע Nanopattern על ידי טכניקת Nanoimprinting תרמית והקרנת התגובה של תאים אנושיים המושבה יוצרי אנדותל

הציג היא שיטה קלה ליצור ננו-micro מבני multiscale, תפקודי משטחים, על-ידי צבירה nanofibers מפוברק באמצעות מסנן אנודי אלומיניום אוקסיד.

מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

עבודה זו מציגה פרוטוקולים microfabrication להשגת חללים ועמודים עם מחדש ופרופילים מחדש כפליים על SiO2/Si וופלים באמצעות פוטוגרפיה ותחריט יבש. משטחי מיקרו בעלי מרקם כתוצאה מראים דוחה נוזלי מדהים, מאופיין מלכודת חזקה לטווח ארוך של אוויר תחת נוזלי הרטבה, למרות wettability פנימית של סיליקה.

עיבוד SiO2/סי משטחים אומניפובי על ידי גילוף מיקרוטקסטורות גז-מיקרו הכוללת חללים מחדש ושני עמודים

פרוטוקול זה מציג שיטה המושרה על ידי אור לייצור מבנים תלת מימדיים חלקלקים באמצעות דפוס דיגיטלי עוקב והשתלה על משטחים ננו-נקבוביים מצופים סילאן. גישה זו מאפשרת היווצרות מבוקרת מרחבית של אזורים חלקלקים, המאפשרת דחיית נוזלים דפוסית וניתוח כמותי של החלקה בין-פנים, עם יישומים במניפולציה של נוזלים והנדסת פני השטח.

דפוס והשתלה מושרי אור למשטחים חלקלקים המבוססים על מבנים ננו-נקבוביים מצופים סילאן

למד שיטות לייצור משטחי מתכת סופר-הידרופוביים ליישומי ציפוי אנטי-קפיאה. השיטות כוללות טיפול חומצתי באלומיניום, סילניזציה ושכבות פלואורופולימריות לבדיקת עמידות ויעילות מניעת קרח.

ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

גלה סרטונים נוספים