مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

سطح ابر آب‌گریز استحکام بالا با استفاده از پلی تترافلورواتیلن، ذرات میکرومتری آلومینیوم و نانو ذرات سیلیکا

نویسندگان
1 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت
2 دانشجوی دکترای مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
3 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در سال‌های اخیر، تحقیقات زیادی برای تولید سطوح اَبر آب‌گریز انجام گرفته است. لغزش روی این سطوح باعث ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی و کاهش پسای اصطکاکی می‌شود. یکی از روش‌های تولید این سطوح، ایجاد زبری‌های سلسله‌ای با استفاده از ساختارهای میکرومتری و نانومتری بوده که با یک ماده با انرژی سطحی کم پوشش داده می‌شوند. پلی تترافلورواتیلن )تفلون( یک ماده با انرژی سطحی پایین بوده که به علت استحکام مکانیکی و شیمیایی مناسب، در این تحقیق مورد استفاده قرارگرفته است. جهت تولید سطح اَبر آب‌گریز ابتدا با استفاده از فرآیند افشاندن یک لایه تفلون با ضخامت مناسب بر روی ورق آلومینیوم ایجاد شده و پودر آلومینیوم میکرومتری، به روش شناورسازی ، بر روی لایه تفلون لایه نشانی شده است. سپس جهت کاهش انرژی سطحی مجدداً از افشاندن تفلون بر روی پودرهای میکرومتری استفاده شده است. در نهایت جهت ایجاد ساختارهای نانومتری اکسید سیلیسیم آب‌گریز روی سطح لایه نشانی شده و اثرات ضخامت لایه تفلون، اندازه ذرات میکرومتری و به‌کارگیری نانو ذرات آب‌گریز بر روی خواص سطح مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان‌دهنده آن است که به‌کارگیری ذرات میکرومتری علاوه بر ایجاد زبری، از صاف شدن سطح طی فرآیند پخت تفلون جلوگیری کرده و با تولید ترک‌ها و زبری‌های ثانویه باعث افزایش زاویه استاتیکی و کاهش زاویه دینامیکی شده است. در انتها پس از اصلاح ساختار سطح با پودرهای آلومینیوم و پوشش آن با یک لایه تفلون و سپس لایه نشانی اکسید سیلیسیم آب‌گریز زاویه تماسی 3±165 درجه و زاویه دینامیکی کمتر از 7 درجه به‌ دست ‌آمده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Robust Superhydrophobic Surface with Polytetrafluoroethylene (PTFE), Micro sized Aluminum Particles and SiO2 nano-particles

نویسندگان English

Nowrouz Mohammad Nouri 1
Mohammad Saadat Bakhsh 2
Ramin Bagheri 3
چکیده English

In recent years, many studies have been done to fabricate superhydrophobic surfaces. These surfaces have slip condition which cause self-cleaning property and also drag reduction. The hierarchical micro/nanostructures which are coated with a low surface energy material are needed to fabricate high static contact angle superhydrophobic surfaces. In order to have thermal stability, chemical resistance and low surface energy Polytetrafluoroethylene (Teflon) is used in this research. To produce the superhydrophobic surface, an appropriate layer of Teflon is coated on the aluminum substrate and the micron sized aluminum particles are deposited on the Teflon layer by fluidizing method. Then to reduce surface energy, the second Teflon layer is sprayed on the top of the aluminum particles. At the end using sprayed method the hydrophobic nano-particles of silica are deposited on the surface as a final hydrophobic layer. The effect of Teflon thickness, size of micro-particles and adding hydrophobic nano-particles are investigated. The scanning electron microscopy (SEM) images of the cured surfaces show that application of micro-particles, prevent surface to be smooth after curing, create appropriate micro-scale structures and also cause micro-scale cracks compared to smooth Teflon surfaces. The creation of these micro-structures leads to increasing in static contact angle and decreasing in dynamic angle of surfaces. By modifying the surface structures with aluminum micro-particles, Teflon layer coat and subsequent deposition of hydrophobic silica nano-particles, static contact angle of 165±3° and dynamic angle of less than 7 degrees are achieved.

کلیدواژه‌ها English

Superhydrophobic
Hierarchical Roughness
Surface energy
Polymer Coating
hydrophobic nano material