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).

Nota: O protocolo segue o esquema mostrado na Figura 2.
1. preparação da amostra
<ol><li>
Limpeza e corte
	<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>Enxague abundantemente as amostras em um fluxo de água destilada. Posteriormente, mergulhe cada amostra em 30 mL de etanol a 96%, proceda à sonicação é para 300 s e repetir em 30 mL de água ultrapura para 300 s.</li>
		<li>Retire as amostras da água e seque-os por 1h à temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Condicionamento ácido
	<ol>
<li>Para a reação de gravura, prepare uma solução de 4 M de HCl em água ultrapura13. Mergulhe cada amostra em 80 mL desta solução para 480 s. A reação se torna mais vigorosa após aproximadamente 360 s, quando a camada superficial de óxido nativo é removida. Atenção: Para a segurança, conduza esta reação em um capuz. Use luvas, jaleco e óculos de proteção.</li>
		<li>Ao lado o béquer contendo a solução ácida, prepare um outro copo com água ultrapura abruptamente parar a reação. Usando uma pinça de politetrafluoroetileno, retirar a amostra da solução ácida e mergulhe-a em água. Enxágue a amostra em água ultrapura abundante.</li>
		<li>Seca as amostras fundindo-os com ar comprimido e filtrado. Note que a amostra após a reação de gravura é superhydrophilic e secá-lo pode ser uma tarefa difícil. Após a remoção macroscópica de água explodindo, remover vestígios de água em um forno a 120 ° C para 600 s. Nota: Este processo de secagem em essenciais, especialmente para amostras ser mais tarde silanizadas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hydrophobization
	<ol>
<li>
Hydrophobization por silanização FAS-17
		<ol>
<li>Antes da silanização da vapor-fase, tratar as amostras com ar-plasma para 600 s usando um plasma líquido de limpeza operando a 100 w. Esse processo ativa os superfície grupos funcionais (-grupos OH) que atuam como vinculador para as moléculas de silano.</li>
			<li>Posteriormente, apresente as amostras dentro de um prato de Petri de vidro ligeiramente inclinada com a ajuda de uma ponta de pipeta para inclinar ligeiramente a superfície. Depósito dois 50 µ l gotas de 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodecyl-triethoxysilane (FAS-17) sobre o prato de Petri ao lado da amostra de13.</li>
			<li>Cubra o prato de Petri parcialmente e colocá-lo em um dessecador ar-evacuados durante a noite. Finalmente, ventile o dessecador. Remova as amostras, que estão prontas para usar.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
Hydrophobization por fluoropolímero (politetrafluoretileno) deposição
		<ol>
<li>Pulverize as amostras gravadas16 de cerca de 10 cm com uma solução de fluoropolímero amorfo em um solvente de fluorcarbono na proporção de 1/20 (v/v)16. Um difusor de perfume, preenchido com a solução pode ser usado para essa finalidade. Deixar secar à temperatura ambiente para 600 s. repetir o mesmo processo sobre uma superfície limpa não-gravadas para fazer uma superfície de alumínio liso-hidrofóbico (Rum = 0.25±0.03 µm).</li>
			<li>Aplicar uma segunda demão e introduzir as amostras em um forno a 110 ° C para 600 s para garantir a total remoção do solvente e uma reticulação do fluoropolímero revestimento. Esse processo aumenta a durabilidade, conforme indicado pelo fabricante.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
Hydrophobization por deposição de ácido esteárico-ceria
		<ol>
<li>Limpar as amostras gravadas em acetona/etanol/água, proceda à sonicação-los por 300 s em água e seque-os em um fluxo de ar comprimido.</li>
			<li>Mergulhe as amostras31 em 50 mL de solução aquosa contendo 2 g de cério tricloreto hepta-hidratado (CeCl3·7H2O) e 3 mL de 30% de peróxido de hidrogênio (H2O2). Incube a amostra imergida na solução de um forno de 40 ° C por 1 h.</li>
			<li>Removê-lo da solução, lavar em água destilada e seque-o em um forno a 100 ° C para 600 s.</li>
			<li>Mergulhar a amostra em uma solução de etanol de 30 mM de ácido esteárico para 900 s, enxaguá-lo em álcool etílico e secá-lo em um forno a 100 ° C para 600 s. Nota: Uma vez secas e arrefecido à temperatura ambiente, as amostras são prontas para usar. As superfícies SH produzidas com o ácido esteárico-ceria revestimento são doravante como a superfície revestida de Ce-SA.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Caracterização da amostra
<ol><li>
Análise de umectação
	<ol>
<li>
Saltando de experimentos de queda
		<ol>
<li>Avalie o grau de repelência de água da amostra produzida saltando gotas experimentos13. Quantificar o número de rejeições, dada por uma gota que é lançada de uma seringa fixa cuja agulha está localizada a (10,1 ± 0,2) mm acima da superfície. O volume da gota é tipicamente 4 µ l.</li>
			<li>Capture a sequência com uma câmera de alta velocidade. O software de aquisição de vídeo de alta velocidade, fixa a taxa de aquisição a 4200 imagens por segundo e o tempo de exposição para 235 µs.</li>
			<li>Uma vez que o vídeo está gravado, selecione a sequência a partir do momento quando a entrega for liberada até que a entrega já está em pleno contacto com a amostra (não mais rejeições são observadas). Salve o arquivo de vídeo.</li>
			<li>Para cada imagem, detecta o perfil de gota usando software32. Posteriormente, quantificar o número de rejeições a olho nu quando jogar a sequência de vídeo. No caso de que ele não é facilmente identificado, conte o número do maxima acima da posição do centro de massa da gota estática (mais de 15-20%).</li>
		</ol>
</li>
		<li>
Experimentos de placa de inclinação
		<ol>
<li>Use este teste somente para quantificar os danos causados por cada teste específico de desgaste. Analise a aderência de cisalhamento de gotas de água com inclinação placa de experimentos (TPE)33 usando um laboratório projetado aparelhos inclinação34.</li>
			<li>Use a aquisição de imagens de vista lateral de uma gota de sessile depositada na amostra fixada para uma plataforma inclinável. Durante a aquisição da imagem (a taxa de aquisição constante de 16 fps), incline a plataforma com uma velocidade angular constante (5 ° /s). Portanto, capture uma imagem de gota cada 0,31 °. Nota: Acima de um ângulo de inclinação específica, a gota se move (slides rolos-ro) na superfície e esse Estado pode servir para determinar os ângulos de contato de avanços e recuo (ACA e RCA, respectivamente) simultaneamente. O ângulo de inclinação mínimo que produz um deslocamento global da linha de contato (pontos de aclives e declives linha contato movem simultaneamente) é referido como o ângulo de deslizamento (SA). O SA é o valor relatado aqui de TPE.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Medições de rugosidade
	<ol>
<li>Analise a microrugosidade das amostras usando um microscópio confocal luz branco. Defina uma área de digitalização da 0.252 x 0.187 mm por topografia única.</li>
		<li>Leva pelo menos 4 topografias única por amostra. Use o objetivo da ampliação 50x, capturando 200 planos verticais em etapas verticais de 0,2 µm. determinar o fator de Ra (amplitude de rugosidade aritmética).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. testes de durabilidade
Nota: Avalie os danos induzidos por cada agente de desgaste separadamente. Não realizar mais de um teste de desgaste por amostra.
<ol><li>
Testes de abrasão lateral Nota: Os testes de abrasão lateral (ver Figura 3a) são realizados por meio de um abrasivo comercial linear. Este teste visa avaliar o desgaste induzido pelo deslocamento tangencial de uma ponta padrão abrasivo contra uma superfície. Este dispositivo permite o uso de uma grande variedade de produtos abrasivos, definindo uma ampla gama de aplicação pressões, velocidades laterais e número total de ciclos abrasivos35.<ol>
<li>Usar uma padrão de borracha abrasiva CS-10, fornecidas pelo fabricante. Corrigi a velocidade para 20 ciclos/min. controle a pressão aplicada usando pesos. Ajustar a pressão mínima permitida pelo instrumento, que corresponde a um peso total de 350 g. Nota: Considerando a largura da ponta (6.70±0.05 mm) e o peso utilizado, a pressão aplicada correspondente para essas configurações é 97.3±1.4 kPa. A área total de gasta é limitada pela largura da ponta e o comprimento total para cada ciclo de abrasão. Configurá-lo para 38,1 mm.</li>
		<li>Para cada amostra, avalie o desgaste induzido após ciclos 1, 2, 3 e 5.<ol>
<li>Depois de cada tratamento de desgaste, delicadamente escova a superfície (usando a escova fornecida pelo fabricante), enxaguar em água e sopre usando ar comprimido. Avalie as propriedades de umectação usando TPE, conforme descrito na seção 2.1.2.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Teste de impacto de partículas abrasivas
	<ol>
<li>Realizar o teste de impacto de partículas usando a configuração mostrada na Figura 3b, que é inspirado a abrasão padrão D968 testar. Versão 30 mL (cerca de 55 g) de areia abrasiva de um funil de vidro. Localize seu extremo inferior a (25±1) cm da superfície.</li>
		<li>Use um funil torneira de mm de diâmetro (12±1) e um comprimento de (97±1) mm. Coloque o funil verticalmente, enquanto inclinando a amostra de 45°. Depois impactando na amostra, recolha a areia em um recipiente colocado abaixo.</li>
		<li>Depois de um ciclo de desgaste é conduzido, enxaguar a superfície com água destilada, secá-lo em um fluxo de ar comprimido e avaliar as propriedades de umectação por TPE (secção 2.1.2). Repita todo o processo até 3 vezes para cada amostra.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Teste de superfície degradação UV-ozônio
	<ol>
<li>Realizar o teste de degradação UV-ozônio usando um ozônio limpa. Tratar cada amostra em temperatura ambiente por 600 s e repetir o ciclo de uma vez.</li>
		<li>Posteriormente, enxaguar as superfícies com água e seque-os com ar comprimido.</li>
		<li>Avalie as propriedades de umectação por TPE descritos na secção 2.1.2 para determinar se as propriedades superhydrophobic permanecem após a exposição aos raios UV.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Teste de imersão de água
	<ol>
<li>Avalie o desgaste induzido por contacto com a água, depois de uma longa imersão na água. Introduza a amostra em um copo de 100 mL de água ultrapura para 24h.</li>
		<li>Retire as amostras da água, seque-os com ar comprimido e colocá-los em um forno a 120 ° C para 600 s para garantir a total remoção da água da superfície. Quando a superfície está totalmente seco, avalie as propriedades de umectação após exposição à água, usando o protocolo descrito na seção 2.1.2.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. avaliação da eficiência antigelo
Nota: A avaliação da eficiência do anti-gelo baseia-se nos três aspectos mostrados na Figura 1.
<ol><li>
Teste de gotejamento de água sub-resfriada Nota: A repelência de água sub-resfriada das amostras é efectuada com a configuração mostrada na figura 4a. A amostra é introduzida dentro de uma câmara de congelamento a – 20 ° C, que é fixado em cima de uma plataforma inclinada (30 °). Uma mistura de gelo e água destilada em equilíbrio (a temperatura estabilizada de 0 ° C) é colocada fora da câmara de congela.<ol>
<li>Bomba de água fria no interior da câmara, utilizando uma bomba peristáltica e tê-lo circular no interior do congelador antes de ser pingadas sobre a amostra a uma taxa reduzida de 1 gota cada 3 segundos. Única gotas têm um volume de aproximadamente 50 µ l.</li>
		<li>Uma vez que é iniciado o processo de gotejamento, capturar uma imagem lateral da amostra cada 10 s para determinar se a acumulação de gelo ocorre.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Teste de atraso congelação
	<ol>
<li>Realizar o teste de atraso congelamento no interior da câmara de congelação mesmo mencionado na seção anterior.</li>
		<li>Determinar a porcentagem de gotas sésseis depositados na amostra que congelar, para cada temperatura, durante um processo de resfriamento da temperatura até cerca de-25 ° C. O set-up para este teste é mostrado na figura 4b.</li>
		<li>Nível da amostra (com zero de inclinação) e depósito de gotas sésseis cuidadosamente para evitar roll off. Devido a alta mobilidade de gotas em superfícies repele a água, coloque um número menor deles em amostras SH. Repita o experimento para SH superfícies várias vezes.</li>
		<li>Monitore a temperatura e a umidade relativa do ar usando uma sonda térmica. Controle a umidade relativa (RH) com um umidificador comercial. O RH é de aproximadamente 95% quando o humidificador está ligado, e diminui para aproximadamente 40% quando o humidificador está desligado.</li>
		<li>Use cerca de 200 gotas de 30 µ l por amostra (queda de congelamento é um fenômeno estocástico, e a análise requer o uso de um grande número de gotas). Nota: Assim, para este teste use amostras maiores do que aqueles usados para o resto dos estudos. Neste caso, o tamanho é de 125 mm x 62,5 mm e adaptar o protocolo para o etch também a amostra ou hydrophobize suas superfícies para as novas dimensões de amostra.</li>
		<li>Coloque a amostra no meio da parte inferior do freezer em cima de uma plataforma de isolamento. Delicadamente, deposite uma matriz de 70 gotas por exemplo (25 para o exemplo superhydrophobic). Feche o congelador e ligá-lo. Nota: A temperatura diminui linearmente em vez da temperatura até cerca de-25 ° C. A taxa de resfriamento depende da umidade relativa. A baixa umidade relativa (umidificador desconectado), todo o processo leva cerca de 2 horas, enquanto leva menos tempo (cerca de 1 hora) se o humidificador está ligado. Uma vez que a temperatura inferior a 0 ° C, gotas começam a nucleada.</li>
		<li>Conte o número de gotas que são congelados para cada temperatura (em intervalos de 0,5 ° C), até que todos a totalidade das gotas é congelada.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Teste de aderência de gelo
	<ol>
<li>Quantificar a força que deve ser aplicada para desanexar (puxar) um pedaço de gelo com um contato controlável área que tenha sido formada em cada amostra. Execute esses testes usando o set-up ilustrado na Figura 4C.</li>
		<li>Corte um tubo de politetrafluoroetileno com diâmetro interno de 10 mm em cilindros de ~ 28 milímetros de altura com uma tesoura. Pressione o cilindro com a amostra. Preenchê-lo com 1,2 mL de água destilada. Introduzir o cilindro cheio na câmara de congelação e esperar por 1h. Nota: Uma vez que a água é totalmente congelada, a amostra com o cilindro é fixada firmemente para uma plataforma usando uma placa que atua como atacante.</li>
		<li>Amarre a garrafa e um medidor de força digital usando um fio de nylon. A forma como este cilindro está vinculado para o segmento e a orientação do cilindro em relação ao segmento depende qual aderência tipo (cisalhamento ou o elástico) está sob avaliação. Conserte este indicador para um carrinho motorizado do teste. Fechar a câmara de congela e esperar 600 s.</li>
		<li>Deslocar o calibre da amostra a uma velocidade constante de (10 ± 0,5) mm/min.<ol>
<li>Ajuste esta velocidade manualmente dentro de painel de controle o carrinho motorizado do teste. Clique no ícone do programa controlando as leituras do dinamômetro. Pressione Iniciar para gravar a força.</li>
			<li>Imediatamente após, mova o dinamômetro para cima, mantendo em pressionar a parte inferior do deslocamento vertical dentro do painel de controle do carrinho motorizado.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Quando o deslocamento do banco com relação a amostra produz uma extensão do segmento e uma separação do gelo da amostra, clique em parar e salvar o arquivo de dados gerado. Nota: O medidor monitora a força em termos de tempo. Conhecendo a velocidade em que o dinamômetro é deslocado (10 mm/min), determine a força em termos de deslocamento. Isso serve para determinar a força de ruptura (força de retenção máxima) e a força de adesão por unidade de área.</li>
		<li>Avalie a adesão de cisalhamento quando o pull-off é feito lateralmente. A força neste caso é paralela aplicado a área de contato (veja figura 4b). Para este efeito, fixar a amostra verticalmente e conectar o cilindro de base para o segmento usando um anel de metal. Puxe este anel pelo medidor até a amostra desanexa da superfície por deslocamento de cisalhamento. Nota: O teste de aderência à tração avalia a força máxima e precisa de trabalho para separar um pedaço de gelo da superfície quando é puxado verticalmente.</li>
		<li>Neste caso, dois furos pequenos na parede do cilindro que servem para conectar o cilindro ao indicador. Em seguida, puxe-o verticalmente até o gelo finalmente é desanexada da superfície.</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=Hydrophobicity+of+rare-earth+oxide+ceramics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+anti-icing+behavior+of+superhydrophobic+surfaces+on+aluminum+alloy+substrates.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+investigation+of+ice+formation+on+surfaces+with+representative+wettability.">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/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>

Nós não temos nada para divulgar.

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 partic...

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 características topográficas; e sua energia de superfície é baixa (intrinsecamente hidrofóbico).
A rugosidade sobre uma superfície hidrofóbica serve para reduzir a proporção entre a área real de sólido-líquido e área de contato aparente. A água não está totalmente em contato com o sólido devido a Lótus efeito6,7, quando a gota repousa ou se move para as superfície asperezas. Nesse cenário, a interface sólido-líquido age forma heterogénea com dois domínios químicos: a própria superfície sólida e as pequenas bolhas de ar aprisionado entre o sólido e água8. O grau de repelência de água está ligado à quantidade de ar aprisionado porque os patches de ar são lisos e seu ângulo de contato intrínseco é 180°. Alguns estudos relatam a incorporação de uma textura de superfície hierárquica com micro e nano-asperezas como a melhor estratégia para fornecer melhor Propriedades repelentes de água (maior presença de ar na interface sólido-líquido)9. Para alguns metais, uma estratégia de baixo custo para criar recursos de dois níveis de aspereza é condicionamento ácido10,11. Este procedimento é frequentemente usado na indústria. Com certas concentrações de ácido e vezes de gravura, a superfície de metal revela a aspereza hierárquica adequada. Em geral, a rugosidade da superfície é otimizado pela variação da concentração do ácido, tempo de gravura ou ambos12. A energia de superfície de metais é alta e por esta razão, a fabricação de superfícies de metal à prova d'água exige hydrophobization mais tarde.
Hydrophobization geralmente é conseguido através da deposição de filmes hidrofóbico usando métodos diferentes: silanização10,13, revestimento de mergulho14, revestimento de rotação15,16 ou plasma-deposição17 de pulverização . Silanização tem sido proposto18 como uma das mais promissoras ferramentas para melhorar a baixa durabilidade das superfícies SH. Ao contrário de outras técnicas de deposição, o processo de silanização baseia-se uma ligação covalente entre os grupos Si-OH com os grupos hidroxila de superfície do substrato metálico10. Uma desvantagem do processo de silanização é a necessidade de ativação anterior da carcaça do metal para criar suficientes grupos hidroxila por um elevado grau de cobertura e uniformidade. Outra estratégia proposta recentemente para produzir resistentes superhydrophobic superfícies é o uso de revestimentos-raras19,20. Ceria revestimentos têm duas propriedades que justificam este uso: podem ser intrinsecamente hidrofóbico21, e eles são robustos mecanicamente e quimicamente. Em particular, uma das mais importantes razões por que eles são escolhidos como revestimentos protetores é suas habilidades de proteção contra a corrosão20.
Para produzir superfícies metálicas de SH de longa duração, consideram-se duas questões: a textura da superfície não deve estar danificada, e o filme/revestimento hidrofóbico devem ser firmemente ancorado ao substrato. Superfícies são normalmente expostas a desgaste originado pelo lateral abrasão ou partícula impacto4. Se as asperezas estão danificadas, a repelência à água pode ser substancialmente reduzida. Em ambientes extremos, o revestimento hidrofóbico pode ser parcialmente removido da superfície ou pode ser quimicamente degradado pela exposição UV, umidade ou corrosão. O projeto de revestimentos de superfícies SH duráveis é um desafio importante para revestimento e engenharia de superfície.
Para metais, um dos requisitos mais exigentes é que a capacidade do anti-gelo é baseada em três aspectos interligados22 , conforme ilustrado na Figura 1: sub-resfriada repelência de água, atraso de congelação e baixa adesão-gelo. Crosta de gelo ao ar livre ocorre quando sub-resfriada água, tipicamente chuva cai, entra em contacto com uma superfície sólida e é rapidamente congelado por nucleação heterogénea23. O gelo formado (balada) é firmemente presa à superfície. Assim, o primeiro passo para evitar a formação de gelo é reduzir o tempo de contato sólido-água. Se a superfície for superhydrophobic, gotas de chuva podem ser expulso da superfície antes do congelamento. Além disso, está provado que, sob condições de umidade, as superfícies com um ângulo de contato alta atrasam congelando mais eficientemente do que aqueles com um baixo ângulo de contato24. Por estas duas razões, SH superfícies são as superfícies mais adequadas para atenuar a formação de gelo. No entanto, a vida útil das superfícies superhydrophobic pode ser um ponto-chave desde que as condições de gelo são normalmente agressivo25. Alguns estudos concluíram que o SH superfícies não são a melhor escolha para diminuir a aderência de gelo26. Uma vez as formas de gelo na superfície, ele permanece firmemente anexado devido à superfície asperezas. A rugosidade aumenta a área de contato da superfície do gelo e as asperezas atuam como bloqueio agentes26. O uso de superfícies SH duráveis é recomendado para evitar formação de gelo se não houver nenhum vestígio de gelo já presente na superfície.
Neste trabalho, apresentamos vários protocolos para produzir superfícies duráveis de SH em substratos metálicos. Nós usamos o alumínio (Al) como o substrato, porque é amplamente utilizado na indústria, e a incorporação de propriedades antigelo é particularmente relevante para determinadas aplicações (instalações de estâncias de esqui, aeronáutica, etc). Preparamos três tipos de superfícies: uma superfície texturizada de Al revestida com um fluoropolímero revestimento, uma silanizada superfície texturizada de Al com uma fluorosilane e uma BICAMADA de ácido esteárico-ceria sobre um substrato de Al. Semelhantes técnicas17,,27,28,29 fornecer espessuras de película 100-300 nm ou até mesmo filmes de monocamada. Para cada superfície, podemos medir suas propriedades de umectação e conduziu testes de desgaste. Finalmente, analisamos seu desempenho anti-gelo usando três testes objetivou investigar independentemente as três propriedades mostradas na Figura 1.
Nosso protocolo baseia-se no esquema mostrado na Figura 2. Uma vez que as superfícies SH Al são preparadas, suas propriedades de umectação e topografia são analisados para determinar suas propriedades de repelência e características de aspereza. As propriedades umectantes são analisadas saltando experimentos de queda, que é uma técnica que está conectada para a adesão à tração de água. Desde que a observação de rejeições de gota é necessária, esta técnica só é adequada para superfícies superhydrophobic13. Para cada tratamento de superfície, estamos preparados pelo menos quatro amostras para realizar os testes de antigelo e outro quatro amostras para realizar os testes de durabilidade. Os danos causados após cada teste de durabilidade foi analisado medindo a perda da molhadela Propriedades e características de aspereza. Testes de durabilidade similar para a proposta queridos neste trabalho foram usados recentemente para outras superfícies metálicas27,30.
No que se refere os testes antigelo, o objetivo deste estudo é determinar se o uso das superfícies SH Al produzidos são convenientes como agentes antigelo. Portanto, foram analisados, para comparação, o desempenho de amostras de controlo de duas: a) uma amostra de Al não tratada (Lisa amostra hidrofílica) e b) um hydrophobized mas não texturizada amostra (amostra hidrofóbica suave). Para a mesma finalidade, o uso de uma textura, mas não hydrophobized de superfície pode ser de interesse. Infelizmente, esta superfície é extremamente molhável e não podem efectuar-se ensaios anti-gelo para eles.

<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

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.

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 reves...

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Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Podemos ilustrar diversas metodologias para produzir superfícies de metal superhydrophobic e explorar suas propriedades de durabilidade e antigelo.

Fabricação de superfícies de Metal Superhydrophobic para aplicações antigelo

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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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.

Seletiva Área Modificação de Superfície Wettability Silicon por Pulsed Laser irradiação UV em meio líquido

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

Engenharia

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.

Um Método para Manipular a Tensão Superficial de um Metal Líquido via Oxidação e Redução Superficial

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

Química

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.

TiO<sub&gt; 2</subMicroesferas de vidro ocas&gt; -Revestido com propriedades super-hidrofóbicas e alta IR-reflexivo sintetizados por um método Soft-química

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.

Enhancement Pool-ebulição de transferência de calor em cilíndricos Superfícies com padrões molháveis ​​híbridos

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.

Comportamento de antipreparação adesão e alta temperatura de uma superfície escorregadia em aço inoxidável

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.

Functionalization superfície de estruturas Metal-orgânicas para resistência à umidade melhorada

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.

Fabricação de super-hidrofóbicas Materiais Poliméricos para aplicações biomédicas

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

Bioengenharia

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.

Renderização SiO2/Si Surfaces Omniphobic esculpindo microtexturas de armadilha de gás compreendendo reentrant e duplamente reentrant cavidades ou pilares

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.

Prova de conceito para membranas de enprisionamento de gás derivadas do SiO amante da água2/Si/SiO2 Wafers para dessalinização verde

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.

Fabricação de gradiente Nanopattern pela técnica de Nanoimprinting térmica e rastreio da resposta das células formadoras endoteliais humanas

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

Fabricação de superfícies de Metal Superhydrophobic para aplicações antigelo

Resumo

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Seletiva Área Modificação de Superfície Wettability Silicon por Pulsed Laser irradiação UV em meio líquido

Um Método para Manipular a Tensão Superficial de um Metal Líquido via Oxidação e Redução Superficial

TiO

Enhancement Pool-ebulição de transferência de calor em cilíndricos Superfícies com padrões molháveis híbridos

Comportamento de antipreparação adesão e alta temperatura de uma superfície escorregadia em aço inoxidável

Functionalization superfície de estruturas Metal-orgânicas para resistência à umidade melhorada

Fabricação de super-hidrofóbicas Materiais Poliméricos para aplicações biomédicas

Renderização SiO₂/Si Surfaces Omniphobic esculpindo microtexturas de armadilha de gás compreendendo reentrant e duplamente reentrant cavidades ou pilares

Prova de conceito para membranas de enprisionamento de gás derivadas do SiO amante da água₂/Si/SiO₂ Wafers para dessalinização verde

Fabricação de gradiente Nanopattern pela técnica de Nanoimprinting térmica e rastreio da resposta das células formadoras endoteliais humanas

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