Name: fabrication of superhydrophobic metal surfaces for anti-icing applications
Uploaded: 2018-08-15T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications at JoVE.com

Это исследование было поддержано проекты: MAT2014-60615-R и MAT2017-82182-R, финансируемых состояние исследований агентства (SRA) и Европейского фонда регионального развития (ЕФРР).

Примечание: Протокол следует схеме показано на рисунке 2.
1. Пробоподготовка
<ol><li>
Резка и очистка
	<ol>
<li>Использование металла shear, 250 x 250 мм x 0,5 мм листы алюминия нарежьте 25 x 45 мм x 0,5 мм шт. Примечание: Особое внимание должны быть приняты при исполь?...

<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. 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>

В этой статье мы демонстрируем стратегии производить водоотталкивающей поверхности алюминиевых поверхностей. Кроме того мы показываем методы характеризовать их свойства смачивания, шероховатости, долговечность и производительность антиобледенения.
Для подготовки п?...

Способность superhydrophobic поверхностей (SH) для отражения воды причина что они традиционно предлагается в качестве решения для предотвращения обледенения1,2. Однако, существуют опасения относительно пригодности SH поверхностей для агентов антиобледенения: 1) высокие издержки производства, 2) что superhydrophobicity не всегда ведет к лед phobicity3и 3) сомнительной прочностью SH поверхности4 . Superhydrophobic поверхностей держать два свойства, связанные с их топографии и химический состав5: они являются грубыми, с топографические особенности; и их поверхностной энергии является низким (неразрывно гидрофобные).
Шероховатости на гидрофобной поверхности служит для уменьшения соотношение между реальной твердое вещество жидкость и очевидной площадь контакта. Вода является не полностью контакте тела благодаря lotus эффект6,7, когда падение лежит или перемещается на неровности поверхности. В этом случае интерфейс твердое вещество жидкость действует гетерогенно с двух химических доменов: самой твердой поверхности и крошечные пузырьки воздуха в ловушке между твердой и воды8. Степень водоотталкивающие подключен к количество воздуха, потому что патчи воздуха являются гладкими и его внутренние контактный угол 180°. Некоторые исследования сообщают включения иерархической текстуры поверхности с микро- и нано неровности в качестве оптимальной стратегии для обеспечения лучшего водоотталкивающие свойства (более наличие воздуха в интерфейсе твердое вещество жидкость)9. Для некоторых металлов лоу кост стратегией для создания шероховатости два уровня функции — кислота травления10,11. Эта процедура часто используется в промышленности. С некоторыми кислоты концентрации и травления раз поверхности металла раскрывает надлежащей иерархической шероховатости. В общем шероховатости поверхности оптимизирована путем изменения концентрации кислоты, время травления или оба12. Поверхностная энергия металлов высок и по этой причине изготовление водоотталкивающим металлических поверхностей требует позднее гидрофобизации.
Гидрофобизации обычно достигается путем осаждения гидрофобной пленки, с использованием различных методов: silanization10,13,14dip покрытие, спин покрытие15, распыления17 16 или плазменного напыления . Silanization был предлагаемого18 как один из наиболее перспективным инструментом для улучшения низкая стойкость поверхности SH. В отличие от других методов осаждения silanization процесс основан на ковалентная связь между группами Si-OH с поверхности гидроксильных групп в металлической подложки10. Недостатком silanization процесса является необходимость создать достаточно гидроксильных групп высокой степени охвата и единообразия предыдущие активации субстрата металла. Другая стратегия, недавно предложил производить устойчивые superhydrophobic поверхностей является использование покрытий РЗМ-19,20. Ceria покрытия имеют два свойства, которые оправдывают это использование: они могут быть внутренне гидрофобные21, и они надежны, механически и химически. В частности одним из наиболее важных причин, почему они выбрали в качестве защитных покрытий является их защиты от коррозии способности20.
Производить долговечные SH металлических поверхностей, рассматриваются два вопроса: текстуры поверхности не должны быть повреждены, и гидрофобные плено должны твердо закреплено к подложке. Поверхности обычно подвергаются носить возникла боковых ссадина или частиц воздействия4. Если повреждены выступами, гидрофобизации может быть существенно уменьшен. В экстремальных условиях гидрофобное покрытие может быть частично удалены с поверхности или может химически разлагаться УФ облучения, влажности или коррозии. Дизайн прочного SH поверхности покрытий является важной задачей для покрытия и поверхности техники.
Для металлов, один из самых высоких требований является, что способность антиобледенения основывается на трех взаимосвязанных аспектах22 , как показано на рисунке 1: subcooled водоотталкивающие, замораживания задержки и низкой льда адгезии. Открытый Обледенение происходит при subcooled воды, обычно дождя падает, вступает в контакт с твердой поверхности и быстро замороженных гетерогенной нуклеации23. Сформированные льда (иней) прочно прикреплены к поверхности. Таким образом первый шаг, чтобы избежать обледенения является сократить время контакта твердых воды. В случае superhydrophobic поверхности капли дождя может быть выслан из поверхности перед замораживанием. Кроме того было доказано, что в влажных условиях, поверхности с высоким углом контакта задержки, замораживания более эффективно, чем те, с низким углом контакта24. По этим двум причинам SH поверхности являются наиболее подходящей поверхности для уменьшения обледенения. Однако время жизни superhydrophobic поверхностей может быть ключевой момент, поскольку условиях обледенения, обычно агрессивной25. Некоторые исследования пришли к выводу, что SH поверхности не являются лучшим выбором для уменьшения льда адгезии26. После форм льда на поверхности, она остается твердо прилагаемый из-за неровности поверхности. Шероховатости увеличивает площадь соприкосновения поверхности льда и городами в качестве взаимосвязанных агентов26. Чтобы избежать обледенения, если нет никаких следов льда уже присутствует на поверхности рекомендуется использовать прочный SH поверхностей.
В этой работе мы представляем несколько протоколов для получения прочных поверхностях SH на металлические субстраты. Мы используем алюминиевые (Al) как субстрат, потому что он широко используется в промышленности, и включение свойства антиобледенения особенно актуально для некоторых приложений (Услуги горнолыжных курортов, Аэронавтика, и т.д.). Мы готовим три типа поверхностей: текстурированная поверхность Аль, покрытые фторполимерные покрытия, текстурированной поверхности silanized Аль fluorosilane и церия стеариновая кислота бислой на Al подложке. Подобные методы17,27,28,29 обеспечивают 100-300 Нм фильм толщины или даже Однослойные пленки. Для каждой поверхности мы измерить их свойства смачивания и провел испытания на износ. Наконец мы проанализировали их антиобледенения производительности с помощью трех тестов, направленных зонда независимо друг от друга три свойства, показанный на рисунке 1.
Наш протокол основан на схеме показано на рисунке 2. После того, как готовятся SH Al поверхности, их свойства смачивания и топографии проанализированы, чтобы определить их отталкивающих свойств свойства и характеристики шероховатости. Смачивание свойства анализируются подпрыгивая падение экспериментов, который является техника, подключенных к воды растяжение адгезии. Поскольку наблюдение за снижение отказов не требуется, этот метод подходит только для superhydrophobic поверхностей13. Для каждой обработки поверхности мы подготовили, по крайней мере четыре образцы для проведения испытаний антиобледенения и еще четырех образцов для испытания прочности. Ущерб, причиненный после каждого испытания на долговечность была проанализирована путем измерения потери смачивания свойств и особенностей шероховатости. Подобные прочность проверяет предлагаемые в этой работе использовались недавно для других металлических поверхностей27,30.
Относительно испытаний, антиобледенения цель этого исследования необходимо определить ли использование производимых поверхностей SH Аль удобны как антиобледенения агентов. Следовательно, мы проанализировали, для сравнения, производительность двух контрольных образцов:) неочищенные Аль образец (гладкая гидрофильные) и b гидрофобизированные но не текстурированной образец (гладкая гидрофобные). Для той же цели использование текстурированной, но не гидрофобизированные поверхности могут представлять интерес. К сожалению эта поверхность чрезвычайно смачиваемые и антиобледенения испытания не может осуществляться для них.

<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

В этой работе представлены несколько способов для получения superhydrophobic поверхности металла. Алюминия был выбран в качестве металлической подложки из-за его широкого использования в промышленности. Смачиваемость поверхности производства был проанализирован подпрыгивая падение эксперименты и топографии был проанализирован confocal микроскопии. Кроме того мы покажем различные методологии для измерения его долговечность и антиобледенения свойства. Superhydrophobic поверхностей проводят специальные текстуры, которые должны быть сохранены, чтобы держать их гидрофобизации. Для изготовления прочной поверхности, мы последовали две стратегии для включения устойчивостью текстуру. Первая стратегия является прямое включение шероховатости на металлической подложке путем травления кислотой. После этого поверхности texturization поверхностной энергии уменьшился на silanization или фторопластовые осаждения. Вторая стратегия является рост ceria слоя (после поверхности texturization), который должен повысить Поверхностная твердость и устойчивость к коррозии. Поверхностная энергия была снижена с пленкой стеариновая кислота.
Долговечность superhydrophobic поверхностей было рассмотрено испытание на удар частиц, механический износ бокового износа, и УФ озон сопротивления. Антиобледенения свойства были изучены, изучая возможность отменить subcooled воды, замораживания задержки и сцепление на льду.

На рисунке 5показаны свойства смачивания и шероховатости поверхностей SH, использовавшиеся в этом исследовании. Среднее количество отскоков, измеренная для каждого образца отображается в Рисунок 5a и средняя шероховатость показано на <s...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications at JoVE.com

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Мы иллюстрируют несколько методик производить superhydrophobic поверхности металла и изучить их долговечности и антиобледенения свойства.

Изготовление металлических Superhydrophobic поверхностей антиобледенения приложений

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

Hyperpolarized Xenon for NMR and MRI Applications

Гиперполяризованного ксенона для ЯМР и МРТ-приложений

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 ...

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Исследование и картирование поверхности электродов в ТОТЭ

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Изготовление нано-инженерии прозрачных проводящих оксидов методом импульсного лазерного осаждения

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Изготовление VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Воздушные ячейки для электрохимической Тестирование

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Монослоя Связаться легирования кремния поверхностей и нанопроволок Использование фосфорорганических соединений

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

Изготовление полимерных микросфер для оптического резонатора и лазерных приложений

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Масштабируемая стратегия обработки, разработанная для высокопроизводительных, гибких, прозрачных электродов с встроенной металлической сеткой

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Подготовка большой площади вертикальной 2D кристалл гетеро-структур через Sulfurization переходных металлов фильмов для изготовления устройства

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

Изготовление (FFF) расплавленный накаливания металлокерамические компонентов

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...