Name: fabrication of superhydrophobic metal surfaces for anti-icing applications
Uploaded: 2018-08-15T13:30:00
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Cette recherche a été financée par les projets : MAT2014-60615-R et MAT2017-82182-R financé par l’État recherche Agence (SRA) et le Fonds européen de développement régional (FEDER).

Remarque : Le protocole suit le schéma illustré à la Figure 2.
1. préparation de l’échantillon
<ol><li>
Découpe et nettoyage
	<ol>
<li>À l’aide d’un cisaillement en métal, découper 25 x 45 mm x 0,5 mm pièces de 250 x 250 mm x 0,5 mm feuilles d’aluminium. Remarque : Il faut attention spéciale lors de l’utilisation de la cisaille métal et une formation spéciale peut être nécessaire.</li>
		<li>Retirer le film protecte...

<ol>
	<li>Fang, G., 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+anti-icing+behavior+of+superhydrophobic+surfaces.">Understanding the anti-icing behavior of superhydrophobic surfaces.</a> Surface Innovations. 2 (2), 94-102 (2014).</li><li>Wang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+superhydrophobic+coating+and+the+anti-icing+properties+of+its+lubricants-infused-composite+surface+under+condensing+condition.">Robust superhydrophobic coating and the anti-icing properties of its lubricants-infused-composite surface under condensing condition.</a> New Journal of Chemistry. 41 (4), 1846-1853 (2017).</li><li>Jung, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+superhydrophobic+surfaces+best+for+icephobicity?.">Are superhydrophobic surfaces best for icephobicity?.</a> Langmuir. 27 (6), 3059-3066 (2011).</li><li>Milionis, A., Loth, E., Bayer, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+the+mechanical+durability+of+superhydrophobic+materials.">Recent advances in the mechanical durability of superhydrophobic materials.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 229, 57-79 (2016).</li><li>Li, X. -. M., Reinhoudt, D., Crego-Calama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+we+need+for+a+superhydrophobic+surface?+A+review+on+the+recent+progress+in+the+preparation+of+superhydrophobic+surfaces.">What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent progress in the preparation of superhydrophobic surfaces.</a> Chemical Society Reviews. 36 (8), 1350-1368 (2007).</li><li>Sun, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Lotus+Leaf+by+Nanocasting.">Artificial Lotus Leaf by Nanocasting.</a> Langmuir. 21 (19), 8978-8981 (2005).</li><li>Darmanin, T., Guittard, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+and+superoleophobic+properties+in+nature.">Superhydrophobic and superoleophobic properties in nature.</a> Materials Today. 18 (5), 273-285 (2015).</li><li>Marmur, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+contact:+Measurement+and+interpretation+of+contact+angles.">Soft contact: Measurement and interpretation of contact angles.</a> Soft Matter. 2 (1), 12-17 (2006).</li><li>Li, W., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+structures+for+natural+superhydrophobic+surfaces.">Hierarchical structures for natural superhydrophobic surfaces.</a> Soft Matter. 4 (3), 462-466 (2008).</li><li>Ruiz-Cabello, F. J. M., Rodr&#237;guez-Criado, J. C., Cabrerizo-V&#237;lchez, M., Rodr&#237;guez-Valverde, M. A., Guerrero-Vacas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+super-nonstick+aluminized+steel+surfaces.">Towards super-nonstick aluminized steel surfaces.</a> Progress in Organic Coatings. 109, 135-143 (2017).</li><li>Yuan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+superhydrophobic+surface+with+hierarchical+multi-scale+structure+on+copper+foil.">Fabrication of superhydrophobic surface with hierarchical multi-scale structure on copper foil.</a> Surface and Coatings Technology. 254, 151-156 (2014).</li><li>Varshney, P., Mohapatra, S. 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A., 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+silica+coating+by+dip+coating+method.">Superhydrophobic silica coating by dip coating method.</a> Applied Surface Science. 277, 67-72 (2013).</li><li>Xu, L., Karunakaran, R. G., Guo, J., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent,+superhydrophobic+surfaces+from+one-step+spin+coating+of+hydrophobic+nanoparticles.">Transparent, superhydrophobic surfaces from one-step spin coating of hydrophobic nanoparticles.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 4 (2), 1118-1125 (2012).</li><li>Montes Ruiz-Cabello, F. J., Amirfazli, A., Cabrerizo-Vilchez, M., Rodriguez-Valverde, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+water-repellent+surfaces+on+galvanized+steel.">Fabrication of water-repellent surfaces on galvanized steel.</a> RSC Advances. 6 (76), 71970-71976 (2016).</li><li>Li, L., Breedveld, V., Hess, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+of+superhydrophobic+stainless+steel+surfaces+by+acid+treatments+and+hydrophobic+film+deposition.">Creation of superhydrophobic stainless steel surfaces by acid treatments and hydrophobic film deposition.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 4 (9), 4549-4556 (2012).</li><li>Wang, N., Xiong, D., Deng, Y., Shi, Y., Wang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+superhydrophobic+steel+surface+with+anti-icing,+UV-durability,+and+corrosion+resistance+properties.">Mechanically robust superhydrophobic steel surface with anti-icing, UV-durability, and corrosion resistance properties.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 7 (11), 6260-6272 (2015).</li><li>Azimi, G., Kwon, H. -. M., Varanasi, K. 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. 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>

Dans cet article, nous montrons des stratégies pour réaliser des surfaces hydrofuges sur substrat d’aluminium. En outre, nous montrons des méthodes pour caractériser leurs propriétés mouillantes, la rugosité, la durabilité et la performance de l’antigivrage.
Pour préparer les surfaces SH, nous avons utilisé deux stratégies. La première stratégie intégrée le degré de rugosité appropriés pour réaliser la structure hiérarchique intrinsèque des surfaces SH par mordançage ...

La capacité des surfaces superhydrophobes de (SH) pour repousser l’eau est la raison qu’ils sont traditionnellement proposés comme solution pour prévenir le givrage1,2. Cependant, il y a des préoccupations quant à l’adéquation des surfaces SH pour les agents antigivre : 1) les coûts élevés de production, 2) que superhydrophobicity ne conduit pas toujours à glace-phobicity3et 3) la longévité douteuse de la SH surfaces4 . Surfaces superhydrophobes tenir deux propriétés liées à leur topographie et chemical composition5: elles sont rugueuses, avec des caractéristiques topographiques particulières ; et leur énergie de surface est faible (intrinsèquement hydrophobe).
La rugosité sur une surface hydrophobe permet de réduire le rapport entre la zone réelle de solide-liquide et la surface de contact apparente. L’eau n’est pas complètement en contact avec le solide en raison de l’effet lotus6,7, lorsque la goutte repose ou se déplace sur les aspérités de surface. Dans ce scénario, l’interface solide-liquide agit hétérogène avec deux domaines chimiques : la surface solide lui-même et les minuscules bulles d’air emprisonné entre le solide et l’eau de8. Le degré de résistance à l’eau est relié à la quantité d’air emprisonné parce que les patchs de l’air sont lisses et son angle de contact intrinsèque est 180°. Certaines études font état de l’incorporation d’une texture de surface hiérarchique avec micro et nano-aspérités comme la stratégie optimale pour fournir de meilleures propriétés hydrofuges (une plus grande présence de l’air à l’interface solide-liquide)9. Pour certains métaux, une stratégie économique pour créer des fonctions de deux niveaux de rugosité est acide10,11. Cette procédure est souvent utilisée dans l’industrie. Avec certains des concentrations d’acide et de l’eau-forte fois, la surface du métal révèle la rugosité hiérarchique appropriée. En général, la rugosité de surface est optimisée en faisant varier la concentration de l’acide, gravure heure ou les deux12. L’énergie de surface des métaux est élevé, et pour cette raison, la fabrication de surfaces métalliques hydrofuges exige hydrophobisation plus tard.
Hydrophobisation est généralement obtenue par dépôt de film hydrophobe en utilisant différentes méthodes : silanisation10,13,14de dip-coating, enduction centrifuge15, pulvérisation de plasma-dépôt ou16 17 . Silanisation a été proposée18 comme un des outils plus prometteurs pour l’amélioration de la durabilité faible des surfaces SH. Contrairement aux autres techniques de déposition, le processus de silanisation repose sur une liaison covalente entre les groupes de Si-OH avec les groupes hydroxyles surface du substrat métallique10. Un inconvénient du processus silanisation est la nécessité d’activation précédente du substrat métallique pour créer suffisamment groupes hydroxyles pour un degré élevé de couverture et d’uniformité. Une autre stratégie a récemment proposée aux surfaces superhydrophobes résistant aux produits est l’utilisation des terres rares revêtements19,20. Ceria revêtements ont deux propriétés qui justifient cette utilisation : ils peuvent être intrinsèquement hydrophobe21, et ils sont mécaniquement et chimiquement robustes. En particulier, l’une des raisons principales pourquoi ils sont choisis comme revêtement protecteur est leurs capacités de protection contre la corrosion20.
Pour produire des surfaces métalliques de la longue durée SH, deux questions sont examinées : la texture de la surface ne doit pas être endommagée, et le film/revêtement hydrophobe doit être fermement fixé au substrat. En général, les surfaces sont exposées à porter provenaient de latéral à l’abrasion ou particule impact4. Si les aspérités sont endommagées, le traitement déperlant peut être considérablement réduite. Sous les environnements extrêmes, le revêtement hydrophobe peut être partiellement retiré de la surface ou peut-être être altérée chimiquement par exposition UV, l’humidité ou la corrosion. La conception de revêtements de surfaces SH durables est un défi important pour le revêtement et l’ingénierie des surfaces.
Pour les métaux, une des exigences plus sévères est que la capacité d’antigivrage repose sur trois aspects interconnectés22 , tel qu’illustré à la Figure 1: sous-refroidi déperlance, delay gel et glace-adhérence faible. Givrage extérieur se produit lorsque sous-refroidi eau, pluie tombe, est habituellement en contact avec une surface solide et est rapidement congelé par nucléation hétérogène23. La glace formée (rime) est fermement attachée à la surface. Ainsi, la première étape pour éviter le givrage est de réduire le temps de contact solide / eau. Si la surface est SUPERHYDROPHOBE, gouttes de pluie peuvent être expulsés de la surface avant de la congeler. En outre, il a été prouvé que, dans des conditions humides, les surfaces avec un angle de contact élevé retardent congélation plus efficacement que ceux avec un faible angle de contact24. Pour ces deux raisons, SH surfaces sont les surfaces plus appropriés pour atténuer le givrage. Toutefois, la durée de vie des surfaces superhydrophobes peut être un point-clé, car des conditions de givrage sont généralement agressifs25. Certaines études ont conclu que les surfaces SH ne sont pas le meilleur choix pour diminuer l' adhérence de glace26. Une fois la glace s’est formée sur la surface, elle reste fermement attachée à cause des aspérités de surface. La rugosité augmente la surface de contact de la surface glacée et les aspérités servent d’emboîtement des agents26. L’utilisation de surfaces SH durables est recommandée pour éviter le givrage si il n’y a aucune trace de glace déjà présente sur la surface.
Dans ce travail, nous présentons plusieurs protocoles pour réaliser des surfaces durables de SH sur substrats métalliques. Nous utilisons en aluminium (Al) comme substrat car il est largement utilisé dans l’industrie, et l’incorporation des propriétés de l’antiglaçage est particulièrement pertinente pour certaines applications (installations de stations de ski, aéronautique, etc.). Nous préparons trois types de surfaces : une surface texturée de Al recouverte d’un polymère fluoré coating, une texture silanisée surface Al avec une fluorosilane et une bicouche acide stéarique ceria sur un substrat de l’Al. Semblable techniques17,27,28,29 fournissent des épaisseurs de film 100-300 nm ou même des films monocouche. Pour chaque surface, on a mesuré leurs propriétés mouillantes et effectué des tests d’usure. Enfin, nous avons analysé leur performance d’antigivrage grâce à trois tests visant à sonder indépendamment les trois propriétés illustrées à la Figure 1.
Notre protocole est basé sur le schéma illustré à la Figure 2. Une fois que les surfaces Al SH sont préparées, leurs propriétés mouillantes et la topographie sont analysées afin de déterminer leurs propriétés d’imperméabilité et les caractéristiques de rugosité. Les propriétés de mouillage sont analysées en faisant rebondir les expériences de la goutte, qui est une technique reliée à l’adhérence par traction eau. Étant donné que l’observation de goutte rebondit est requise, cette technique n’est plus adaptée aux surfaces superhydrophobes13. Pour chaque traitement de surface, nous avons préparé au moins quatre échantillons pour effectuer les essais d’antiglaçage et un autre quatre échantillons d’effectuer les tests de durabilité. Les dommages causés après chaque essai de durabilité a été analysé en mesurant la perte de mouillage propriétés et caractéristiques de rugosité. Durabilité semblable teste le proposées dans cet ouvrage ont été utilisées récemment pour les autres surfaces métalliques27,30.
En ce qui concerne les tests d’antigivrage, le but de cette étude est de déterminer si l’utilisation des surfaces produites Al SH sont pratique en tant qu’agents antigivre. Par conséquent, nous avons analysé, à titre de comparaison, les performances des deux échantillons : a) un échantillon de Al non traité (échantillon hydrophile lisse) et b) une matière mais pas texturé échantillon (lisse hydrophobe). Dans le même but, l’utilisation d’une texture mais pas de matière surface pourrait être d’intérêt. Malheureusement, cette surface est extrêmement mouillable et essais d’antigivrage ne peuvent être effectués pour eux.

<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, &#8805;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&#181; 2.32</td>
			<td>UPC-CD6 &#38; Sensofar Tech S.L.</td>
			<td>version 2.32</td>
			<td>Sofware controlling PL&#181; Confocal Imaging Profiler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pl&#181;-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

Plusieurs façons de produire des surfaces superhydrophobes métalliques sont présentées dans ce travail. En aluminium a été choisi comme le substrat métallique en raison de sa large utilisation dans l’industrie. La mouillabilité de la surface produite a été analysée en faisant rebondir les expériences de la goutte et la topographie a été analysée par microscopie confocale. En outre, nous montrons les diverses méthodologies afin de mesurer sa longévité et les propriétés d’antigivrage. Surfaces superhydrophobes tenir une texture spéciale qui doit être préservée pour garder leur traitement déperlant. Pour fabriquer des surfaces durables, nous avons suivi deux stratégies pour incorporer une texture résistante. La première stratégie est une incorporation directe de rugosité au substrat métallique par mordançage acide. Après cette surface texturisation, l’énergie de surface est diminuée par la déposition de silanisation ou polymère fluoré. La seconde stratégie est la croissance d’une couche d’oxyde de cérium (après texturation de surface) qui devrait améliorer la résistance de dureté et de la corrosion en surface. L’énergie de surface a diminué avec un film d’acide stéarique.
La durabilité des surfaces superhydrophobes a été examinée par un essai de choc de particules, l’usure mécanique par abrasion latérale et résistance aux UV-ozone. Les propriétés d’antigivrage ont été explorées en étudiant la possibilité d’abroger sous-refroidi gel de l’eau, retard et adhérence de la glace.

Les propriétés de mouillage et la rugosité des surfaces SH qui ont été utilisées dans cette étude sont indiquées à la Figure 5. Le nombre moyen de rebonds mesurée pour chaque échantillon est affiché dans la Figure 5 a et la rugosité moyenne est illustrée à la Figure 5 b. Il n’y a aucune corrélation entre la rugosité et les propriétés de mouillage. Le nombre de rebonds mesurée po...

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Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Nous illustrons plusieurs méthodes pour produire des surfaces superhydrophobes métalliques et d’étudier leurs propriétés de durabilité et d’antigivrage.

Fabrication de Surfaces superhydrophobes en métal pour Applications d’antigivrage

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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