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).

참고: 프로토콜 그림 2에 표시 된 구성표를 따릅니다.
1. 샘플 준비
<ol><li>
절단 및 청소
	<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>물에서 샘플을 제거 하 고 실 온에서 1 h 동안 그들을 건조.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
산 성 에칭
	<ol>
<li>에칭 반응을 위한 초순13HCl의 4 M 솔루션을 준비 합니다. 480이 솔루션의 80 mL에 각 샘플을 담가 s. 반응이 약 360 후 더 활발 한 된다 s, 기본 산화물 표면 레이어를 제거 하는 경우. 주의: 안전을 위해, 후드에이 반응을 수행 합니다. 장갑, 실험실 외 투 및 보호 안경을 착용.</li>
		<li>산 성 솔루션을 포함 하는 비 커 옆 초순 갑자기 반응을 중지에 있는 다른 비이 커를 준비 합니다. 소계 핀셋을 사용 하 여, 산 성 솔루션에서 샘플을 제거 하 고 물에 담가. 풍부한 초순에 샘플을 씻어.</li>
		<li>필터링 하 고 압축 공기와 함께 불어 샘플을 완전히 건조. Note 에칭 반응 후 샘플은 superhydrophilic 하 고 그것을 건조 하는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 거시적인 불어서 물 제거 후 오븐 600에 대 한 120 ° C에서 물의 흔적을 제거 s. 참고: 필수, 특히 수 나중 silanized 샘플에 대 한에이 건조 과정.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hydrophobization
	<ol>
<li>
FAS-17 silanization에 의해 Hydrophobization
		<ol>
<li>기상 silanization 이전 공기-플라즈마 600 샘플 취급 플라즈마 W. 100에서 청소기를 사용 하 여 s 이 프로세스 활성화 표면 기능 그룹 (-OH 그룹)는 실 란 분자 링커 역할.</li>
			<li>그 후, 약간 경사 표면에 피 펫 팁의 도움으로 약간 기울이면 유리 페 트리 접시 안에 샘플 소개. 예금 2 50 µ L 방울 1 시간, 1 시간, 2 시간, 2 H-Perfluorodecyl-triethoxysilane (FAS-17) 샘플13다음 페 트리 접시에.</li>
			<li>페 트리 접시를 부분적으로 커버 하 고 공기 대피 desiccator에서 밤새 껏 두기. 마지막으로,에서 desiccator 환기. 사용할 준비가 샘플을 제거 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
플라스틱에 의해 Hydrophobization (소계) 증 착
		<ol>
<li>스프레이 에칭된 샘플16 약 10 cm에서 1/20 (v/v)16의 비율로 탄 화 불 소 용 매에서 비 결정성 플라스틱의 솔루션. 솔루션으로 가득 향수 기관총이이 목적을 위해 사용할 수 있습니다. 건조 실 온에서 600 s. 반복에 대 한 동일한 프로세스 매끄러운 소수 성 알루미늄 표면 수 있도록 깨끗 한 비 에칭 표면에 두고 (R는는 = 0.25±0.03 µ m).</li>
			<li>두 번째 코트를 적용 하 고 600 110 ° C 오븐에서 샘플 소개 용 매의 총 제거 하 고 플라스틱 코팅의 가교 s. 제조 업체에 의해 표시 된 대로이 프로세스는 내구성을 증가 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
세리아 stearic 산 증 착에 의해 Hydrophobization
		<ol>
<li>클린 아세톤/에탄올/물, 에칭된 샘플 300에 대 한 그들을 sonicate 물에 s 압축 공기의 흐름에 그들을 건조.</li>
			<li>세 륨 trichloride heptahydrate (CeCl3·7H2O)의 2 세대 및 3 mL의 30% 과산화 수소 (H2O2)를 포함 하는 용액의 50 mL에서 샘플31 담가. 1 시간 동안 40 ° C 오븐에서 솔루션에는 샘플을 품 어.</li>
			<li>솔루션에서 제거 하 고 증류수에 씻어 600 100 ° C 오븐에서 건조 s.</li>
			<li>900 스 테아 르 산의 30 mM 에탄올 솔루션에 샘플을 담가 s, 에탄올에 그것을 씻어 하 고 600 100 ° C 오븐에서 건조 s. 참고: 일단 건조 하 고 실내 온도에 냉각, 샘플 사용할 수 있습니다. Ce-SA 코팅된 표면이 하 SH 표면 코팅 세리아 stearic 산 생산 이라고 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 샘플 특성화
<ol><li>
일로 분석
	<ol>
<li>
튀는 드롭 실험
		<ol>
<li>방울 실험13를 수신 거부 하 여 생산된 샘플의 물 repellency 정도 평가 합니다. 반송 고정된 주사기의 바늘은 (10.1 ± 0.2)에서 출시 한 방울에 의해 주어진 수 계량 표면 위에 m m. 드롭 볼륨은 일반적으로 4 µ L.</li>
			<li>고속 카메라 시퀀스를 캡처하십시오. 고속 비디오 수집 소프트웨어 초당 4200 이미지 수집 속도 235 µs에 노출 시간을 수정.</li>
			<li>일단 비디오 기록 됩니다 드롭 드롭은 이미 샘플 (더 이상 반송 관찰 된다)와 전체 접촉 될 때까지 해제 될 때 순간에서 시퀀스를 선택 합니다. 비디오 파일을 저장 합니다.</li>
			<li>각 이미지에 대 한 소프트웨어32를 사용 하 여 드롭 프로필 검색. 비디오 시퀀스를 재생할 때 그 후, 맨 눈으로 반송 수 계량. 그것이 쉽게 식별 되지 않는 경우 정적 드롭 (15-20% 이상)의 질량 중심 위치 위에 맥시 마의 수를 계산 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
틸팅 판 실험
		<ol>
<li>이 테스트를 사용 하 여 각 특정 마모 시험에의 한 피해를 계량에. 전단 접착 판 실험 (TPE)33 는 실험실 설계 틸팅 장치34를 사용 하 여 기울이기과 물 방울의 분석.</li>
			<li>Inclinable 플랫폼을 고정 하는 샘플에 고착 드롭 사이드 뷰 이미지 수집을 사용 합니다. (일정 한 수집의 속도로 16 프레임) 이미지 수집 동안 일정 한 각 속도 (5 ° /s)와 플랫폼을 경사. 따라서, 모든 0.31 ° 드롭 이미지를 캡처하십시오. 참고: 특정 성향 각 위에 드롭 이동 (슬라이드/롤-오프) 표면에 그리고이 상태 전진 그리고 물러난 접촉 각을 결정 될 수 있습니다 (ACA와 RCA, 각각) 동시에. 연락처 라인의 글로벌 변위를 일으키는 최소 틸팅 각도 슬라이딩 각도 (SA) 라고를 (오르막과 내리막 연락처 라인 포인트를 동시에 이동). SA는 TPE에서 여기에서 보고 된 값입니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
거칠기 측정
	<ol>
<li>흰색 빛 confocal 현미경을 사용 하 여 샘플의 마이크로 거칠기 분석. 단일 지형 당 0.252 x 0.187 m m의 스캔 영역을 설정 합니다.</li>
		<li>샘플 당 4 단일 topographies 가져가 라. 배율 X 50의 목표를 사용 하 여, 0.2 µ m. 수직 단계에서 캡처 200 수직 평면 결정 Ra 요소 (산술 거칠기 진폭).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 내구성 테스트
참고: 별도로 각 착용 에이전트에 의해 유도 된 손상을 평가 합니다. 샘플 당 하나 이상의 마모 시험을 실시 하지 않습니다.
<ol><li>
측면 마모 테스트 참고: ( 그림 3a참조) 측면 마모 테스트 상업 선형 연마를 통해 수행 됩니다. 이 테스트는 표면에 대 한 표준 연마 팁의 접선 변위에 의해 유도 된 마모를 평가 하는 것을 목표로. 이 장치는 다양 한 연마 재, 다양 한 응용 프로그램 압력, 측면 속도 및 연마 사이클35의 총 수를 설정의 사용을 허용 한다.<ol>
<li>표준 고무를 사용 하 여 연마 CS-10, 제조 업체에 의해 제공. 가중치를 사용 하 여 속도 20 사이클/분 제어를 적용 되는 압력을 수정. 악기, 350 g의 총 무게에 해당 하 여 허용 최소 압력을 설정 합니다. 참고: 팁 폭 (6.70±0.05 m m), 및 사용 하는 무게을 고려 하면 이러한 설정에 대 한 해당 적용 되는 압력은 97.3±1.4 kPa. 총 착용된 지역 각 마모 사이클에 대 한 팁 및 총 길이 폭에 의해 제한 됩니다. 38.1 m m로 설정 합니다.</li>
		<li>각 샘플에 대 한 1, 2, 3, 5 사이클 후 유발 하는 마모를 평가 합니다.<ol>
<li>각 착용 치료 후 부드럽게 브러시 표면 (제조업체에서 제공 하는 브러시를 사용 하 여), 물에 헹 구 고 사용에 날 려 공기 압축. 2.1.2 섹션에 설명 된 대로, TPE를 사용 하 여 일로 속성을 평가 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
연마 입자 영향 테스트
	<ol>
<li>설정 표시 그림 3b, 표준 마모 테스트 D968에 의해 영감을 사용 하 여 입자 충격 테스트를 실시 합니다. 유리 깔때기에서 연마 모래의 30 mL (약 55 g)를 놓습니다. 표면에서 (25±1) cm에서의 극단적인 바닥을 찾습니다.</li>
		<li>퍼 널 탭 직경 mm (12±1)를 사용 하 여 및 샘플 45 ° 경사 하는 동안 길이 (97±1). 장소 깔때기 세로로. 샘플에 영향을 미치는 후 컨테이너 아래에서 모래를 수집 합니다.</li>
		<li>일단 착용 주기 실시 증류수와 표면을 씻어 하 고 압축 공기의 흐름에 건조 한 TPE (단면도 2.1.2)에 의해 일로 속성을 평가. 반복이 전체 과정을 3 번 각 샘플에 대 한.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
UV 오존 표면 저하 테스트
	<ol>
<li>청소기는 오존을 사용 하 여 UV 오존 열화 시험을 실시 합니다. 600 s 및 반복에 대 한 실 온에서 각 샘플을 치료 주기는 한 번.</li>
		<li>그 후, 물에 표면 린스 하 고 압축 공기와 함께 그들을 건조.</li>
		<li>TPE 2.1.2 섹션에 설명 된 superhydrophobic 속성 자외선 노출 후 유지 여부를 결정 하 여 wetting 속성을 평가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
물 침수 시험
	<ol>
<li>물에 있는 긴 침수 후 물 접촉에 의해 유발 하는 마모를 평가 합니다. 24 h에 대 한 초순의 100 mL 비 커에 샘플을 소개 합니다.</li>
		<li>물에서 샘플을 제거, 압축 공기와 함께 그들을 건조 하 고 600에 대 한 120 ° C 오븐에 넣어 물 표면에서의 총 제거를 보장 하기 위해 s. 표면이 완전히 건조 때 2.1.2 섹션에 설명 된 프로토콜을 사용 하 여 물 노출 후 일로 속성을 평가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 항 장식 효율 평가
참고: 안티 입힌 효율성 평가 그림 1에 표시 된 세 가지 측면에 기반.
<ol><li>
Subcooled 물 떨어지는 테스트 참고: 샘플 subcooled 물 repellency 그림 4a에 표시 된 설정에 의해 테스트 됩니다. 경사 (30 °) 플랫폼 위에 고정 – 20 ° C에 어 챔버 내부 샘플 소개. 얼음 (0 ° C의 온도 안정화)에서 평형에 증류수의 혼합물 어 챔버 밖에 배치 됩니다.<ol>
<li>연동 펌프를 사용 하 여 챔버 내부 냉 수 펌프 고 되 고 틈에 다 떨어뜨린 1 방울의 낮은 속도로 샘플 3 초 마다 전에 냉장고 내부 순환 합니다. 단일 상품 약 50 µ L의 볼륨이 있다.</li>
		<li>떨어지는 과정 시작 되 면 캡처 샘플의 측면 이미지 마다 10 얼음 착 발생 하는지 여부를 결정 하는 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
냉동 지연 테스트
	<ol>
<li>이전 섹션에서 언급 한 동일한 냉동 실 안에 얼어 지연 테스트를 실시 합니다.</li>
		<li>약-25 ° c.까지 실 온에서 냉각 과정 각 온도 대 한 동결 샘플에 정착 액의 백분율 확인 이 테스트에 대 한 설정 그림 4b에 표시 됩니다.</li>
		<li>레벨 (0 기울기)와 샘플 하 고 신중 하 게 롤-오프 피하려고 무 방울 입금. 물 표면에 상품의 높은 이동성 때문에 SH 샘플 그들의 낮은 수를 놓습니다. 여러 번 SH 표면에 대 한 실험을 반복 합니다.</li>
		<li>열-프로브를 사용 하 여 온도 및 상대 습도 모니터링 합니다. 상업적인 가습기와 상대 습도 (RH)을 제어 합니다. RH는 대략 95%는 가습기 켜지 고는 가습기 꺼질 때 약 40%까지 감소 하는 경우.</li>
		<li>샘플 당 30 µ L의 약 200 방울을 사용 하 여 (드롭 동결 확률적 현상 이며 분석 필요 합니다 드랍 스의 많은 수를 사용 하 여). 참고: 따라서,이 테스트에 대 한 연구의 나머지 부분에 사용 되는 것 보다 더 큰 견본 사용 합니다. 이 경우에 크기 125 m m x 62.5 m m 이며 샘플 또는 hydrophobize을 하거나 새로운 샘플 크기에 그들의 표면 에칭에 프로토콜을 적응.</li>
		<li>분리 플랫폼 위에 냉장고의 하단 부분에 중간에 샘플을 놓습니다. 부드럽게 샘플 (superhydrophobic 샘플 25) 당 70 상품의 배열을 입금. 냉동 실을 닫고 그것을 설정 합니다. 참고: 온도 약-25 ° c.까지 실내 온도에서 시간에 선형으로 감소 냉각 속도 상대 습도에 따라 달라 집니다. 낮은 상대 습도 (가습기 분리), 전체 프로세스는 가습기를 연결 하는 경우에 걸리는 시간 (약 1 시간) 동안 약 2 시간 걸립니다. 일단 온도 0 ° C 보다 낮은, 방울 nucleate를 시작 합니다.</li>
		<li>방울 방울의 고정 모든 때까지 각 온도 (0.5 ° C의 간격)에 대 한 동결 수를 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
얼음 접착 시험
	<ol>
<li>각 샘플에 형성 되었습니다 (풀-오프) 관리할 수 있는 연락처를 가진 얼음의 조각 영역 분리에 적용 해야 하는 힘을 계량. 그림 4 c에 설치를 사용 하 여 이러한 테스트를 수행 합니다.</li>
		<li>가 위를 사용 하 여 ~ 28 m m 높이의 실린더에서 내부 직경 10 mm의 소계 파이프를 잘라. 샘플에 대 한 실린더를 누릅니다. 증류수의 1.2 mL와 함께 그것을 채우십시오. 냉동 실에서 채워진된 실린더를 소개 하 고 1 시간 기다립니다. 참고: 일단 물이 완전히 냉동, 실린더와 샘플은 고정할 스트라이커 접시를 사용 하 여 플랫폼에.</li>
		<li>원통 나일론 스레드를 사용 하 여 디지털 포스 게이지에 넥타이. 이 실린더는 스레드와 스레드 관련 실린더의 방향에 연결 하는 방법 어떤 유형 (전단 또는 인장) 접착은 평가에 따라 달라 집니다. 이 계기는 동력된 테스트 스탠드를 수정 합니다. 냉동 실을 닫고 기다리는 600 s.</li>
		<li>(10 ± 0.5) mm/min의 일정 한 속도로 샘플에서 게이지 변위<ol>
<li>자동화 된 테스트 스탠드의 제어판 내에서 수동으로이 속도 조정 합니다. 동력 계 수치를 제어 하는 프로그램의 아이콘을 클릭 합니다. 힘 기록 시작 을 누릅니다.</li>
			<li>직후, 이동은 동력 위쪽으로 유지 하 여 전동된 스탠드 제어판 내에서 수직 변위 하단을 누르면.</li>
		</ol>
</li>
		<li>샘플에 대해 동력의 변위 스레드 확장 샘플에서 얼음의 분리 생산 때 중지 에 클릭 하 고 생성 된 데이터 파일을 저장. 참고: 계기는 시간 강제를 모니터링합니다. 속도 동력 계는 아는 난민 (10 mm/min), 변위의 점에서 힘을 결정 합니다. 이 결정 (최대 힘을 유지) 파열 힘 단위 넓이 당 접착 강도를 제공 합니다.</li>
		<li>실행 될 때 오프 풀은 옆으로 전단 접착을 평가 합니다. 힘이 경우에 병렬 접촉 지역에 적용 ( 그림 4b참조). 이 목적을 위해 수직으로 샘플을 수정 하 고 금속 고리를 사용 하 여 스레드를 기본 실린더를 연결 합니다. 샘플은 전단 변위에 의해 표면에서 분리 될 때까지이 반지 계기에 의해 당겨. 참고: 인장 접착 테스트 평가 피크 힘 하 고 작업 때 그것은 수직 표면에서 얼음의 조각을 분리 하는 데 필요한.</li>
		<li>이 경우에, 계기에 실린더를 연결 하는 역할 하는 실린더 벽에 두 개의 작은 구멍을 드릴 합니다. 다음, 그것을 당겨 세로로 얼음 표면에서 마지막으로 분리 될 때까지.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+surfaces+by+laser+ablation+of+rare-earth+oxide+ceramics.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+superhydrophobic+cerium+oxide+surfaces+on+aluminum+substrate+and+its+corrosion+resistance+properties.">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. 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M., Korolev, V. V., Pashinin, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+wettability+on+sessile+drop+freezing:+when+superhydrophobicity+stimulates+an+extreme+freezing+delay.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+effect+of+superhydrophobic+coatings+on+energy+reduction+in+anti-icing+systems.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+surfaces+cannot+reduce+ice+adhesion.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+abrasion+of+a+titanium+superhydrophobic+surface+prepared+by+ultrafast+laser+microtexturing.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+and+large-scale+fabrication+of+a+superhydrophobic+5052+aluminum+alloy+surface+with+enhanced+corrosion+resistance.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+water+wettability+and+ice+adhesion.">Relationships between water wettability and ice adhesion.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 2 (11), 3100-3110 (2010).</li><li>Boinovich, L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+functional+nanoengineering+and+nanosecond+laser+texturing+for+design+of+superhydrophobic+aluminum+alloy+with+exceptional+mechanical+and+chemical+properties.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+ceria+on+aluminum+and+its+corrosion+resistance.">Superhydrophobic ceria on aluminum and its corrosion resistance.</a> Surface and Interface Analysis. 48 (3), 173-178 (2016).</li><li>G&#243;mez-Lopera, J. F., Mart&#237;nez-Aroza, J., Rodr&#237;guez-Valverde, M. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Montes-Ru&#237;z-Cabello, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entropic+image+segmentation+of+sessile+drops+over+patterned+acetate.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teflon+is+hydrophilic.+comments+on+definitions+of+hydrophobic,+shear+versus+tensile+hydrophobicity,+and+wettability+characterization.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+evaluating+the+most+stable+contact+angle+using+tilting+plate+experiments.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+of+sliding+and+contact+angle+results+in+tilted+plate+experiments.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+spray+deposition+of+a+water-based+superhydrophobic+coating+with+high+stability+for+flexible+applications.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-resistant+photocurable+&amp;#34;liquid+Teflon&amp;#34;+for+microfluidic+device+fabrication.">Solvent-resistant photocurable &amp;#34;liquid Teflon&amp;#34; for microfluidic device fabrication.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2322-2323 (2004).</li></ol>

공개 하는 것이 없다.

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 알루미?...

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 고체-액체 인터페이스 두 화학 도메인 heterogeneously 역할: 고체 표면 자체와 작은 기포는 고체 사이 갇혀8물. 때문에 공기 패치 부드러운 그 본질적인 접촉 각은 180 ° 정도의 물 repellency 갇힌된 공기의 양을에 연결 된다. 일부 연구 보고서 더 나은 물 속성 (고체-액체 인터페이스에 공기의 더 큰 존재)9를 제공 하는 최적의 전략으로 마이크로와 나노 asperities 계층적 표면 질감의 설립. 몇 가지 금속에 대 한 2 단계 거칠기 기능 만들려고 저가 전략 산 에칭10,11입니다. 이 절차는 업계에서 자주 사용 됩니다. 특정 산 농도 및 에칭 시간, 금속 표면을 적절 한 계층적 거칠기를 보여준다. 일반적으로, 산 성 농도, 에칭 시간, 또는 둘 다12변화 하 여 최적화는 표면 거칠게. 금속의 표면 에너지는 높은 하며 이러한 이유로 물 금속 표면 제작 나중 hydrophobization.
Hydrophobization은 일반적으로 다른 방법을 사용 하 여 소수 성 필름 증 착에 의해 달성: silanization10,13, 료14, 스핀 코팅15,16 또는 플라즈마 증 착17 살포 . Silanization SH 표면의 낮은 내구성 향상을 위한 가장 유망한 도구 중 하나로 제안된18 되었습니다. 다른 증 착 기술, 달리 silanization 과정은 Si-오 그룹10금속 기판 표면 수 산 기 그룹 사이 공유 결합을 기반으로 합니다. Silanization 프로세스의 결점은 범위와 균일성의 높은 학위에 대 한 충분 한 수 산 기 그룹을 만드는 금속 기판의 이전 활성화를 위한 필요. 최근 생산 방지 superhydrophobic 표면에 제안 하는 또 다른 전략 희토류 코팅19,20의 사용 이다. 세리아 코팅이이 사용을 정당화 하는 두 개의 속성이 있다: 그들은 본질적으로 소수 성21, 수 그리고 그들은 기계적으로 그리고 화학으로 강력한. 특히, 그들은 왜 보호 코팅으로 선택은 가장 중요 한 이유 중 하나는 그들의 부식 보호 능력20입니다.
두 가지 문제를 오랫동안 SH 금속 표면 생산, 여겨진다: 표면 질감을 손상 되지 해야 합니다, 고 소수 영화/코팅을 기판에 단단히 고정 해야 합니다. 서피스는 일반적으로 측면 마모 또는 입자 영향4유래 착용에 노출 됩니다. asperities 손상 된 경우는 water-repellency는 실질적으로 줄일 수 있습니다. 극한 환경에서 소수 성 코팅 표면에서 부분적으로 제거 될 수 있습니다 또는 화학적으로 자외선 노출, 습도 또는 부식으로 저하 될 수 있습니다. 튼튼한 SH 표면 코팅의 디자인은 코팅 및 표면 공학에 대 한 중요 한 도전 이다.
금속, 가장 까다로운 요구 사항 중 하나는 그림 1에서 볼 수 있듯이 안티 입힌 기능은 3 개의 상호 연결 된 측면22 에 따라: subcooled 물 repellency, 동결 지연 및 낮은 얼음-접착. 야외 장식 subcooled 경우 물, 일반적으로 비 드랍 스, 고체 표면과 접촉으로 온다 그리고 급속 하 게 다른 유형의 nucleation23고정. 형성된 된 얼음 (수 빙) 표면에 단단히 붙어 있다. 따라서, 착 빙 방지 하려면 첫 번째 단계는 고체 물 접촉 시간을 줄이기 위해 이다. 표면 superhydrophobic 이면 비 방울 동결 하기 전에 표면에서 추방 될 수 있습니다. 또한, 그것은, 습 한 조건 하에서 높은 접촉 각과 표면 지연 낮은 접촉 각24그 사람 보다 더 효율적으로 동결 입증 되었습니다. 이러한 두 가지 이유로 SH 서피스는 착 빙을 완화 하기 위해 가장 적절 한 화면. 그러나 착 빙 조건은 일반적으로 공격적25, superhydrophobic 표면의 평생 키 포인트 수 있습니다. 일부 연구는 SH 표면 얼음 접착26감소 위한 최선의 선택 되지 않습니다 결론 지었다. 한 번 표면에 얼음 형태 유지 됩니다 때문에 표면 asperities 단단히 연결 된. 거칠음을 얼음 표면 접촉 영역을 증가 하 고는 asperities 연동 에이전트26역할. 튼튼한 SH 표면의 사용은을 얼음 표면에 이미 존재의 흔적 있다면 착 빙을 피하기 위해 권장 됩니다.
이 작품에서는, 우리는 금속 기판에 튼튼한 SH 서피스를 생성 하는 여러 프로토콜 제시. 우리는 업계에서 널리 이용 되 고 반대로 빙 속성의 특히 (스키 리조트 시설, 항공, 등등) 특정 응용 프로그램에 대 한 관련 때문에 기판으로 알루미늄 (Al)를 사용 합니다. 우리는 세 가지 유형의 표면 준비: 질감된 알 표면 코팅, fluorosilane, 그리고 알 기판에 세리아 stearic 산 bilayer 알 질감된 표면 silanized 플라스틱으로 코팅 된. 비슷한 기술17,,2728,29 는 100-300 nm 필름 두께 또는 심지어 단층 영화를 제공 합니다. 각 표면에 대 한 우리는 그들의 일로 속성을 측정 하 고 착용 테스트를 실시. 마지막으로, 우리는 독립적으로 그림 1에 표시 된 세 가지 속성을 조사 하는 목적으로 하는 3 개의 테스트를 사용 하 여 그들의 반대로 장식 성능 분석.
우리의 프로토콜은 그림 2에 표시 된 구성표를 기반으로 합니다. 일단 SH 알 표면 준비는, 그들의 일로 속성 및 지형 그들의 repellency 속성 및 거칠기 기능을 결정 하기 위해 분석 된다. Wetting 속성 물 인장 접착에 연결 하는 기술입니다 드롭 실험, 수신 거부 하 여 분석 된다. 드롭 반송의 관찰 필수 이기 때문에,이 기술은 superhydrophobic 표면13적당만 하다. 각 표면 처리에 대 한 적어도 4 개의 샘플 안티 입힌 테스트를 실시 및 내구성 테스트를 수행 하기 위해 또 다른 4 개의 샘플을 준비. 각 내구성 테스트 후 발생 하는 손해는 일로 거칠기 기능과 속성의 손실을 측정 하 여 분석 했다. 유사한 내구성 테스트 제안 된 것 들이 작품에 최근 다른 금속 표면27,30사용 되었다 하는 것.
반 장식 테스트에 관한이 연구의 목적은 생산 SH 알 표면의 사용 방지 장식으로 편리한 인지 결정 하는. 따라서, 분석, 비교, 대 한 두 개의 샘플의 성능:)는 치료 알 샘플 (부드러운 친수성 샘플) 그리고 b)는 hydrophobized 하지만 하지 질감된 샘플 (부드러운 소수 샘플). 같은 목적을 위해 활용 한 질감된만 하지 hydrophobized 표면 관심 수 있습니다. 불행 하 게도,이 표면 매우 wettable 이며 안티 입힌 테스트 그들을 위해 실행 될 수 없습니다.

<table><tbody><tr><td>Hydrochloric acid, 37%</td><td>SICAL, S.A.</td><td>AC07411000</td><td>used for acid etching</td></tr><tr><td>1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltriethoxysilane, 97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>658758</td><td>used for silanization with FAS-17</td></tr><tr><td>Dupont AF1600</td><td>Dupont</td><td>D10389631</td><td>used for fluropolymer deposition</td></tr><tr><td>FC-72</td><td>3M, Fluorinet</td><td>1100-2-93</td><td>used for fluropolymer deposition (flurocarbon solvent)</td></tr><tr><td>Cerium(III) chloride heptahydrate, 99.9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>228931</td><td>used for Ceria coating deposition</td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide solution, 30%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1009</td><td>used for Ceria coating deposition</td></tr><tr><td>Stearic acid, &amp;ge;98.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4751</td><td>used for Ceria coating deposition</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>SICAL, S.A.</td><td>16271</td><td>used throughout</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>SICAL, S.A.</td><td>1090</td><td>used throughout</td></tr><tr><td>Aluminum sheets 0.5mm</td><td>MODULOR (Germany)</td><td>125993</td><td>substrates used throught</td></tr><tr><td>Micro-90 concentrated cleaning solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z281506</td><td></td></tr><tr><td>Ultra pure Milli-Q water</td><td>Millipore</td><td>discontinued</td><td>used throughout</td></tr><tr><td>Plasma Etcher/Asher/Cleaner EMITECH K1050X</td><td>Aname</td><td>K1500XDEV-001</td><td>used throughout</td></tr><tr><td>PCC software</td><td>AMETEK</td><td>discontinued</td><td>sofware controlling the high speed camera Phantom MIRO 4</td></tr><tr><td>High Speed Camera Phantom Miro 4</td><td>AMETEK</td><td>discontinued</td><td>used for bouncing drop experiments</td></tr><tr><td>Open Loop PL&amp;micro; 2.32</td><td>UPC-CD6 &amp;amp; Sensofar Tech S.L.</td><td>version 2.32</td><td>Sofware controlling PL&amp;micro; Confocal Imaging Profiler</td></tr><tr><td>Pl&amp;micro;-Confocal Imaging Profiler 2300</td><td>Sensofar Tech S.L.</td><td>discontinued</td><td>used for roughness measurements</td></tr><tr><td>TABER 5750 LINEAL ABRASER</td><td>TABER</td><td>5750</td><td>used for lateral abrasion tests</td></tr><tr><td>Abbrasive sand: ASTM 20-30 SAND C778</td><td>U.S. SILICA COMPANY (USA)</td><td>1-800-635-7263</td><td>used for abrasive partcile impact tests</td></tr><tr><td>Ozone cleaner: PSDP-UV4T, Digital UV Ozone System</td><td>Novascam</td><td>discontinued</td><td>UV-ozone degradation test</td></tr><tr><td>Peristalitic Pump GILSON 312, France</td><td>GILSON (France)</td><td>discontinued</td><td>used for water dripping test</td></tr><tr><td>Nylon thread</td><td>Dracon fishing line, Izorline internacional, inc. (USA)</td><td>discontinued</td><td>used for ice adhesion tests</td></tr><tr><td>Digital force gauge (ZTA-200N, ZTA Series</td><td>IMADA (USA)</td><td>370199</td><td>used for ice adhesion tests</td></tr><tr><td>Motorized test stand I, MH2-500N-FA</td><td>IMADA (USA)</td><td>366942</td><td>used for ice adhesion tests</td></tr><tr><td>Force Recorder Professional</td><td>IMADA (USA)</td><td>version 1.0.2</td><td>software provided by IMADA to register the force</td></tr><tr><td>HYGROCLIP XD - STANDARD PROBE</td><td>Rotronic</td><td>discontinued</td><td>Temperature and humidity probe</td></tr><tr><td>HW3 Lite software</td><td>Rotronic</td><td>version 2.1.2</td><td>Sofware controlling the HYGROCLIP Probe</td></tr></tbody></table>

fabrication of superhydrophobic metal surfaces for anti-icing applications

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.

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 샘?...

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Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

우리는 superhydrophobic 금속 표면에 생성 하 고 그들의 내구성 및 안티 입힌 속성을 탐구 하는 여러 방법론을 설명 합니다.

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

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 ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

8.4K 조회수.  University of Granada. 우리는 superhydrophobic 금속 표면에 생성 하 고 그들의 내구성 및 안티 입힌 속성을 탐구 하는 여러 방법론을 설명 합니다.

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Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

연구

공학

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where interfacial tension is a dominant force. A variety of methods exist for controlling the interfacial tension of aqueous and organic liquids on this scale; however, these techniques have limited utility for liquid metals due to their large interfacial tension.
Liquid metals can form soft, stretchable, and shape-reconfigurable components in electronic and electromagnetic devices. Although it is possible to manipulate these fluids via mechanical methods (e.g., pumping), electrical methods are easier to miniaturize, control, and implement. However, most electrical techniques have their own constraints: electrowetting-on-dielectric requires large (kV) potentials for modest actuation, electrocapillarity can affect relatively small changes in the interfacial tension, and continuous electrowetting is limited to plugs of the liquid metal in capillaries.
Here, we present a method for actuating gallium and gallium-based liquid metal alloys via an electrochemical surface reaction. Controlling the electrochemical potential on the surface of the liquid metal in electrolyte rapidly and reversibly changes the interfacial tension by over two orders of magnitude ( &#820;500 mN/m to near zero). Furthermore, this method requires only a very modest potential (&#60; 1 V) applied relative to a counter electrode. The resulting change in tension is due primarily to the electrochemical deposition of a surface oxide layer, which acts as a surfactant; removal of the oxide increases the interfacial tension, and vice versa. This technique can be applied in a wide variety of electrolytes and is independent of the substrate on which it rests.

We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

방법은 표면 산화와 환원을 통해 액체 금속의 표면 장력을 조작

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

화학

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 and a superhydrophobic agent were coated on the HGM surface in one step. TBT and PFOTES were selected as the Ti source and the superhydrophobic agent, respectively. They were both coated on the HGM, and after the hydrothermal process, the TBT turned to anatase TiO2. In this way, a PFOTES/TiO2-coated HGM (MCHGM) was prepared. For comparison, PFOTES single-coated HGM (F-SCHGM) and TiO2 single-coated HGM (Ti-SCHGM) were synthesized as well. The PFOTES and TiO2 coatings on the HGM surface were demonstrated through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive detector (EDS) characterizations. The MCHGM showed a higher contact angle (153&#176;) but a lower sliding angle (16&#176;) than F-SCHGM, with a contact angle of 141.2&#176; and a sliding angle of 67&#176;. In addition, both Ti-SCHGM and MCHGM displayed similar IR reflectivity values, which were about 5.8% higher than the original HGM and F-SCHGM. Also, the PFOTES coating barely changed the thermal conductivity. Therefore, F-SCHGM, with a thermal conductivity of 0.0479 W/(m&#183;K), was quite like the original HGM, which was 0.0475 W/(m&#183;K). MCHGM and Ti-SCHGM were also similar. Their thermal conductivity values were 0.0543 W/(m&#183;K) and 0.0543 W/(m&#183;K), respectively. The TiO2 coating slightly increased the thermal conductivity, but with the increase in reflectivity, the overall heat-insulation property was enhanced. Finally, since the IR-reflecting property is provided by the HGM coating, if the coating is fouled, the reflectivity decreases. Therefore, with the superhydrophobic coating, the surface is protected from fouling, and its lifetime is also prolonged.

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.

산화 티타늄<sub&gt; 2</sub소프트 - 화학 방법에 의해 합성 초 소수성 및 높은 IR 반사 특성과&gt; 코팅 된 투명 유리 마이크로 스피어

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

하이브리드 수화제 패턴과 원통 표면에 풀 비등 열전달 향상

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

향상 된 수 분 저항 금속-유기 프레임 워크의 표면 기능화

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 초 소수성 고분자 재료를 제조

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

생체공학

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping microtextures (GEMs) on them comprising cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant features. Specifically, we use SiO2/Si as the model system and share protocols for two-dimensional (2D) designing, photolithography, isotropic/anisotropic etching techniques, thermal oxide growth, piranha cleaning, and storage towards achieving those microtextures. Even though the conventional wisdom indicates that roughening intrinsically wetting surfaces (&#952;o &#60; 90&#176;) renders them even more wetting (&#952;r &#60; &#952;o &#60; 90&#176;), GEMs demonstrate liquid repellence despite the intrinsic wettability of the substrate. For instance, despite the intrinsic wettability of silica &#952;o &#8776; 40&#176; for the water/air system, and &#952;o &#8776; 20&#176; for the hexadecane/air system, GEMs comprising cavities entrap air robustly on immersion in those liquids, and the apparent contact angles for the droplets are &#952;r &#62; 90&#176;. The reentrant and doubly reentrant features in the GEMs stabilize the intruding liquid meniscus thereby trapping the liquid-solid-vapor system in metastable air-filled states (Cassie states) and delaying wetting transitions to the thermodynamically-stable fully-filled state (Wenzel state) by, for instance, hours to months. Similarly, SiO2/Si surfaces with arrays of reentrant and doubly reentrant micropillars demonstrate extremely high contact angles (&#952;r &#8776; 150&#176;&#8211;160&#176;) and low contact angle hysteresis for the probe liquids, thus characterized as superomniphobic. However, on immersion in the same liquids, those surfaces dramatically lose their superomniphobicity and get fully-filled within &#60;1 s. To address this challenge, we present protocols for hybrid designs that comprise arrays of doubly reentrant pillars surrounded by walls with doubly reentrant profiles. Indeed, hybrid microtextures entrap air on immersion in the probe liquids. To summarize, the protocols described here should enable the investigation of GEMs in the context of achieving omniphobicity without chemical coatings, such as perfluorocarbons, which might unlock the scope of inexpensive common materials for applications as omniphobic materials. Silica microtextures could also serve as templates for soft materials.

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

This work presents microfabrication protocols for achieving cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant profiles on SiO2/Si wafers using photolithography and dry etching. Resulting microtextured surfaces demonstrate remarkable liquid repellence, characterized by robust long-term entrapment of air under wetting liquids, despite the intrinsic wettability of silica.

렌더링 SiO2/Si 표면 재진입 및 이중 재진입 구멍 또는 기둥을 포함하는 가스 를 포함하는 미세 질감을 조각하여 전지성

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping ...

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and salty seawater from cold and pure water, thus allowing only pure water vapor to pass through. To achieve this feat, commercial DCMD membranes are derived from or coated with water-repellent perfluorocarbons such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene difluoride (PVDF). However, the use of perfluorocarbons is limiting due to their high cost, non-biodegradability, and vulnerability to harsh operational conditions. Unveiled here is a new class of membranes referred to as gas-entrapping membranes (GEMs) that can robustly entrap air upon immersion in water. GEMs achieve this function by their microstructure rather than their chemical make-up. This work demonstrates a proof-of-concept for GEMs using intrinsically wetting SiO2/Si/SiO2 wafers as the model system; the contact angle of water on SiO2 is &#952;o &#8776; 40&#176;. Silica-GEMs had 300 &#956;m-long cylindrical pores whose diameters at the (2 &#956;m-long) inlet and outlet regions were significantly smaller; this geometrically discontinuous structure, with 90&#176; turns at the inlets and outlets, is known as the &#34;reentrant microtexture&#34;. The microfabrication protocol for silica-GEMs entails designing, photolithography, chrome sputtering, and isotropic and anisotropic etching. Despite the water loving nature of silica, water does not intrude silica-GEMs on submersion. In fact, they robustly entrap air underwater and keep it intact even after six weeks (&#62;106 seconds). On the other hand, silica membranes with simple cylindrical pores spontaneously imbibe water (&#60; 1 s). These findings highlight the potential of the GEMs architecture for separation processes. While the choice of SiO2/Si/SiO2 wafers for GEMs is limited to demonstrating the proof-of-concept, it is expected that the protocols and concepts presented here will advance the rational design of scalable GEMs using inexpensive common materials for desalination and beyond.

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Presented here is a stepwise protocol for realizing gas-entrapping membranes (GEMs) from SiO2/Si wafers using integrated circuit microfabrication technology. When silica-GEMs are immersed in water, the intrusion of water is prevented, despite the water-loving composition of silica.

녹색 담수화용 수중 SiO 2/Si/SiO2 웨이퍼에서 파생된 가스 포획 멤브레인에 대한 개념 증명

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and ...

Fabrication of Gradient Nanopattern by Thermal Nanoimprinting Technique and Screening of the Response of Human Endothelial Colony-forming Cells

Nanotopography can be found in various extracellular matrices (ECMs) around the body and is known to have important regulatory actions upon cellular reactions. However, it is difficult to determine the relation between the size of a nanostructure and the responses of cells owing to the lack of proper screening tools. Here, we show the development of reproducible and cost-effective gradient nanopattern plates for the manipulation of cellular responses. Using anodic aluminum oxide (AAO) as a master mold, gradient nanopattern plates with nanopillars of increasing diameter ranges [120-200&#8239;nm (GP 120/200), 200-280&#8239;nm (GP 200/280), and 280-360&#8239;nm (GP 280/360)] were fabricated by a thermal imprinting technique. These gradient nanopattern plates were designed to mimic the various sizes of nanotopography in the ECM and were used to screen the responses of human endothelial colony-forming cells (hECFCs). In this protocol, we describe the step-by-step procedure of fabricating gradient nanopattern plates for cell engineering, techniques of cultivating hECFCs from human peripheral blood, and culturing hECFCs on nanopattern plates.

Here, we present a protocol for the fabrication of gradient nanopattern plates via thermal nanoimprinting and the method of screening responses of human endothelial progenitor cells to the nanostructures. By using the described technology, it is possible to produce a scaffold that can manipulate cell behavior by physical stimuli.

열 Nanoimprinting 기술과 인간의 내 피 식민지 형성 세포의 응답의 심사에 의해 그라데이션 Nanopattern의 제조

Nanotopography can be found in various extracellular matrices (ECMs) around the body and is known to have important regulatory actions upon cellular ...

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

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