Name: fabrication of superhydrophobic metal surfaces for anti-icing applications
Uploaded: 2018-08-15T13:30:00
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इस अनुसंधान परियोजनाओं द्वारा समर्थित किया गया था: MAT2014-60615-r और MAT2017-82182-r राज्य अनुसंधान एजेंसी (SRA) और यूरोपीय क्षेत्रीय विकास कोष (ERDF) द्वारा वित्तपोषित ।

नोट: प्रोटोकॉल चित्रा 2में दिखाया योजना इस प्रकार है ।
1. नमूना तैयारी
<ol><li>
काटना और सफाई
	<ol>
<li>एक धातु कतरनी का उपयोग कर, २५० मिमी x २५० मिमी x ०.५ मिमी एल्यूमीनियम की चादरें 25 मिमी x...

<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. S., Kumar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+coatings+for+aluminium+surfaces+synthesized+by+chemical+etching+process.">Superhydrophobic coatings for aluminium surfaces synthesized by chemical etching process.</a> International Journal of Smart and Nano Materials. 7 (4), 248-264 (2016).</li><li>Ruiz-Cabello, F. J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+the+performance+of+superhydrophobic+aluminum+surfaces.">Testing the performance of superhydrophobic aluminum surfaces.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 508, 129-136 (2017).</li><li>Mahadik, S. A., et al. <a target="_blank" href="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. 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K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+surfaces+by+laser+ablation+of+rare-earth+oxide+ceramics.">Superhydrophobic surfaces by laser ablation of rare-earth oxide ceramics.</a> MRS Communications. 4 (3), 95-99 (2014).</li><li>Liang, J., Hu, Y., Fan, Y., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+superhydrophobic+cerium+oxide+surfaces+on+aluminum+substrate+and+its+corrosion+resistance+properties.">Formation of superhydrophobic cerium oxide surfaces on aluminum substrate and its corrosion resistance properties.</a> Surface and Interface Analysis. 45 (8), 1211-1216 (2013).</li><li>Azimi, G., Dhiman, R., Kwon, H. -. M., Paxson, A. T., Varanasi, K. 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>

इस पत्र में, हम एल्यूमीनियम सब्सट्रेट पर पानी से बचाने वाली क्रीम सतहों का उत्पादन करने के लिए रणनीतियों का प्रदर्शन । इसके अलावा, हम तरीकों को दिखाने के लिए उनके गीला गुण, किसी न किसी, स्थायित्व और विरो?...

superhydrophobic की क्षमता (एसएच) पानी घृणा उत्पंन करने के लिए कारण है कि वे परंपरागत रूप से1,2टुकड़े को रोकने के समाधान के रूप में प्रस्तावित कर रहे है सतहों । हालांकि, वहां विरोधी टुकड़े एजेंटों के लिए एसएच की उपयुक्तता के बारे में चिंता कर रहे हैं: 1) उत्पादन की उच्च लागत, 2) कि superhydrophobicity हमेशा बर्फ के लिए नेतृत्व नहीं करता है-phobicity3, और 3) एसएच4 सतहों के संदिग्ध स्थायित्व . Superhydrophobic सतहों दो उनकी स्थलाकृति और रासायनिक5संरचना से संबंधित गुण पकड़: वे किसी न किसी विशेष स्थलाकृतिक सुविधाओं के साथ, कर रहे हैं; और उनकी सतह ऊर्जा कम है (आंतरिक रूप से hydrophobic) ।
एक hydrophobic सतह पर किसी न किसी वास्तविक ठोस तरल क्षेत्र और स्पष्ट संपर्क क्षेत्र के बीच अनुपात को कम करने के लिए कार्य करता है । पानी के साथ संपर्क में पूरी तरह से नहीं है ठोस कारण कमल प्रभाव6,7, जब ड्रॉप आराम या सतह asperities पर ले जाता है । इस परिदृश्य में, ठोस तरल इंटरफ़ेस दो रासायनिक डोमेन के साथ विषम रूप से कार्य करता है: ठोस सतह ही और छोटे हवा के बीच फंस बुलबुले ठोस और पानी8। पानी repellency की डिग्री फंस हवा की राशि से जुड़ा है क्योंकि हवा पैच चिकनी और उसके आंतरिक संपर्क कोण है १८० ° है । कुछ अध्ययनों से सूक्ष्म और नैनो-asperities के साथ एक पदानुक्रमित सतह बनावट के शामिल की रिपोर्ट करने के लिए इष्टतम रणनीति बेहतर पानी से बचाने वाली क्रीम गुण (ठोस तरल अंतरफलक पर हवा की अधिक से अधिक उपस्थिति)9प्रदान करते हैं । कुछ धातुओं के लिए, एक कम लागत रणनीति बनाने के लिए दो स्तर की असहजता सुविधाओं एसिड-नक़्क़ाशी10,11है । यह कार्यविधि अक्सर उद्योग में उपयोग किया जाता है । कुछ एसिड सांद्रता और नक़्क़ाशी समय के साथ, धातु की सतह उचित पदानुक्रमित किसी न किसी से पता चलता है । सामांय में, सतह roughening एसिड एकाग्रता अलग से अनुकूलित है, समय नक़्क़ाशी, या दोनों12। धातुओं की सतह ऊर्जा उच्च है और इस कारण के लिए, पानी से बचाने वाली क्रीम धातु सतहों के निर्माण बाद में hydrophobization की आवश्यकता है ।
Hydrophobization आम तौर पर विभिन्न तरीकों का उपयोग कर hydrophobic फिल्म साठा द्वारा हासिल की है: silanization10,13, डुबकी-14कोटिंग, स्पिन-15कोटिंग,16 या प्लाज्मा-साठा17 छिड़काव . Silanization एसएच सतहों के कम स्थायित्व में सुधार के लिए सबसे होनहार उपकरण में से एक के रूप में18 का प्रस्ताव किया गया है । अंय स्वभाव तकनीक के विपरीत, silanization प्रक्रिया एसआई के बीच एक आबंध बांड पर आधारित है ओह, धातु सब्सट्रेट10के सतह हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ समूहों । silanization प्रक्रिया की एक खामी को कवरेज और एकरूपता के एक उच्च स्तर के लिए पर्याप्त हाइड्रॉक्सिल समूह बनाने के लिए धातु सब्सट्रेट के पिछले सक्रियण के लिए की जरूरत है । एक और रणनीति हाल ही में प्रतिरोधी superhydrophobic सतहों का उत्पादन करने का प्रस्ताव दुर्लभ पृथ्वी कोटिंग्स19,20का उपयोग है । सीरिया कोटिंग्स दो गुण है कि इस प्रयोग का औचित्य साबित: वे आंतरिक रूप से21hydrophobic किया जा सकता है, और वे यांत्रिक और रासायनिक मजबूत कर रहे हैं । विशेष रूप से, सबसे महत्वपूर्ण कारणों में से एक क्यों वे सुरक्षात्मक कोटिंग्स के रूप में चुना जाता है उनकी जंग सुरक्षा क्षमताओं20है ।
लंबे समय से स्थायी एसएच धातु का उत्पादन करने के लिए, दो मुद्दों पर विचार कर रहे हैं: सतह बनावट क्षतिग्रस्त नहीं किया जाना चाहिए, और hydrophobic फिल्म/कोटिंग मजबूती सब्सट्रेट करने के लिए लंगर डाला जाना चाहिए । सतहों आमतौर पर पार्श्व घर्षण या कण4प्रभाव से उत्पंन पहनने के लिए उजागर कर रहे हैं । यदि asperities क्षतिग्रस्त हो जाती हैं तो जल-repellency में काफी कमी आ सकती है. चरम वातावरण के तहत, hydrophobic कोटिंग आंशिक रूप से सतह से हटा दिया जा सकता है या रासायनिक यूवी जोखिम, आर्द्रता या जंग द्वारा अपमानित किया जा सकता है । टिकाऊ श सतहों कोटिंग्स के डिजाइन कोटिंग और सतह इंजीनियरिंग के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है ।
धातुओं के लिए, सबसे अधिक मांग की आवश्यकताओं में से एक यह है कि विरोधी टुकड़े करने की क्षमता के रूप में तीन परस्पर पहलुओं22 पर आधारित है 1 चित्रामें सचित्र: ठंडा पानी repellency, ठंड देरी, और कम बर्फ आसंजन । आउटडोर टुकड़े होता है जब उपठंडा पानी, आम तौर पर बारिश की बूंदों, एक ठोस सतह के साथ संपर्क में आता है और तेजी से विषम nucleation23से जमे हुए है । गठित बर्फ (राइम) मजबूती से सतह से जुड़ी है. इस प्रकार, सुहागा से बचने के लिए पहला कदम ठोस-जल संपर्क समय को कम करना है । अगर सतह superhydrophobic है तो बारिश की बूंदों को ठंड से पहले सतह से निष्कासित किया जा सकता है । इसके अलावा, यह सिद्ध किया गया है कि, आर्द्र परिस्थितियों के तहत, एक उच्च संपर्क कोण देरी के साथ सतहों एक कम संपर्क कोण24के साथ उन लोगों की तुलना में अधिक कुशलता से ठंड । इन दो कारणों के लिए, श सतहों सबसे उपयुक्त सतहों के लिए टुकड़े को कम कर रहे हैं । हालांकि, superhydrophobic सतहों के जीवनकाल एक महत्वपूर्ण बात के बाद से टुकड़े शर्तों आमतौर पर आक्रामक25हो सकता है । कुछ अध्ययनों से निष्कर्ष निकाला है कि श्री सतहों बर्फ आसंजन26कम करने के लिए सबसे अच्छा विकल्प नहीं हैं । एक बार सतह पर बर्फ रूपों, यह मजबूती से सतह asperities के कारण जुड़ा रहता है । किसी न किसी बर्फ सतह संपर्क क्षेत्र और इंटरलाकिंग एजेंटों26के रूप में asperities अधिनियम बढ़ जाती है । टिकाऊ एसएच सतहों के उपयोग की सतह पर पहले से ही मौजूद बर्फ के कोई निशान नहीं हैं, तो टुकड़े से बचने के लिए सिफारिश की है ।
इस काम में, हम धातु सब्सट्रेट पर टिकाऊ एसएच सतहों का उत्पादन करने के लिए कई प्रोटोकॉल मौजूद । हम सब्सट्रेट के रूप में एल्यूमीनियम (अल) का उपयोग करें क्योंकि यह व्यापक रूप से उद्योग में प्रयोग किया जाता है, और विरोधी के शामिल टुकड़े संपत्तियों कुछ अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है (स्की रिसॉर्ट्स सुविधाएं, एयरोनॉटिक्स, आदि) । हम सतहों के तीन प्रकार तैयार: एक textured अल सतह एक फ्लोरो कोटिंग, एक fluorosilane के साथ एक textured अल सतह silanized के साथ लेपित, और एक सीरिया-stearic एसिड एक अल सब्सट्रेट पर bilayer । इसी तरह की तकनीक17,27,28,29 प्रदान 100-300 एनएम फिल्म मोटाई या यहां तक कि monolayer फिल्मों । प्रत्येक सतह के लिए, हम उनके गीला गुण मापा और वस्त्र परीक्षण आयोजित किया । अंत में, हम तीन स्वतंत्र रूप से तीन गुण चित्रा 1में दिखाया गया जांच करने के उद्देश्य से परीक्षण का उपयोग करके अपने विरोधी टुकड़े प्रदर्शन का विश्लेषण किया ।
हमारा प्रोटोकॉल चित्रा 2में दिखाई गई योजना पर आधारित है । एक बार एसएच अल सतहों तैयार कर रहे हैं, उनके गीला गुण और स्थलाकृति उनके repellency गुण और किसी न किसी सुविधाओं का निर्धारण करने के लिए विश्लेषण कर रहे हैं । गीला गुण शेख़ी ड्रॉप प्रयोगों, जो एक तकनीक पानी तंयता आसंजन से जुड़ा है द्वारा विश्लेषण कर रहे हैं । ड्रॉप बाउंस के अवलोकन के बाद से आवश्यक है, इस तकनीक superhydrophobic सतहों के लिए ही उपयुक्त है13. प्रत्येक सतह के उपचार के लिए, हम विरोधी टुकड़े परीक्षण और एक और चार नमूने स्थायित्व परीक्षण प्रदर्शन करने के लिए संचालन करने के लिए कम से कम चार नमूने तैयार किया । प्रत्येक स्थायित्व परीक्षण के बाद हुई क्षति गीला गुण और किसी न किसी सुविधाओं के नुकसान को मापने के द्वारा विश्लेषण किया गया था । इस काम में प्रस्तावित लोगों के लिए इसी तरह के स्थायित्व परीक्षण हाल ही में अंय धातु27,30सतहों के लिए इस्तेमाल किया गया ।
विरोधी टुकड़े परीक्षण के विषय में, इस अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करने के लिए कि उत्पादित एसएच अल सतहों के उपयोग विरोधी टुकड़े एजेंटों के रूप में सुविधाजनक हैं । इसलिए, हम तुलना के लिए विश्लेषण, दो नियंत्रण नमूने के प्रदर्शन: एक) एक अनुपचारित अल नमूना (चिकनी हाइड्रोफिलिक नमूना) और ख) एक hydrophobized लेकिन बनावट नमूना (चिकनी hydrophobic नमूना) नहीं. इसी प्रयोजन के लिए, एक textured लेकिन नहीं hydrophobized सतह का उपयोग ब्याज की हो सकती है । दुर्भाग्य से, इस सतह अत्यंत गीला है और विरोधी टुकड़े परीक्षण उनके लिए बाहर नहीं किया जा सकता है ।

<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

superhydrophobic धातु सतहों का उत्पादन करने के लिए कई तरीके इस काम में प्रस्तुत कर रहे हैं । एल्यूमिनियम उद्योग में अपने व्यापक उपयोग के कारण धातु सब्सट्रेट के रूप में चुना गया था । उत्पादित सतह की गीला बूंद प्रयोगों उछल और स्थलाकृति द्वारा विश्लेषण किया गया था फोकल माइक्रोस्कोप द्वारा विश्लेषण किया गया था । इसके अलावा, हम विभिन्न तरीकों को दिखाने के लिए इसके स्थायित्व और विरोधी टुकड़े गुणों को मापने के लिए । Superhydrophobic सतहों एक विशेष बनावट है कि उनके पानी-repellency रखने के लिए संरक्षित किया जाना चाहिए पकड़ो । टिकाऊ सतहों बनाना, हम दो रणनीतियों एक प्रतिरोधी बनावट को शामिल करने के बाद । पहली रणनीति एसिड नक़्क़ाशी द्वारा धातु सब्सट्रेट करने के लिए किसी न किसी के प्रत्यक्ष शामिल है । इस सतह texturization के बाद, सतह ऊर्जा silanization या फ्लोरो जमाव से कम हो गया था । दूसरी रणनीति एक सीरिया परत की वृद्धि (सतह texturization के बाद) है कि सतह कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने चाहिए । सतह ऊर्जा एक stearic एसिड फिल्म के साथ कम किया गया था ।
superhydrophobic सतहों के स्थायित्व एक कण प्रभाव परीक्षण द्वारा जांच की थी, पार्श्व घर्षण, और यूवी ओजोन प्रतिरोध द्वारा यांत्रिक पहनते हैं । विरोधी टुकड़े संपत्तियों को ठंडा पानी, ठंड देरी, और बर्फ आसंजन निरसन की क्षमता का अध्ययन करके पता लगाया गया ।

इस अध्ययन में उपयोग किए गए एसएच सतहों के गीला और किसी न किसी गुण चित्रा 5में दिखाया गया है । प्रत्येक नमूने के लिए मापा बाउंस की औसत संख्या चित्रा 5 में प्रदर्शित किया ज...

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Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

हम superhydrophobic धातु सतहों का उत्पादन करने के लिए और उनके स्थायित्व और विरोधी टुकड़े संपत्तियों का पता लगाने के लिए कई तरीकों को वर्णन ।

विरोधी टुकड़े अनुप्रयोगों के लिए Superhydrophobic धातु सतहों का निर्माण

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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