مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ساخت سطوح اَبَرآب گریز مس با استفاده از فرایند حکاکی تر و ایجاد میکرو - نانو ساختار

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم وصنعت ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
3 دانشیار، مدیر گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
سطوح ابرآب گریز دارای کاربردهای گسترده در صنایع مختلفی نظیر شیرین سازی آب دریا، ساخت مبادله گرهای حرارتی، تولید سطوح ضد مه و خود تمیز شونده می باشند. در این تحقیق از روش حکاکی تر برای تولید سطوح اَبَرآب گریز مس استفاده شده است. ابتدا به منظور تشکیل میکرو - نانو ساختار بر روی سطح، نمونه ها در محلول کلرید آهن 3 و آب دی یونیزه با غلظت‌های مختلف زبر شدند. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه ها، بعد از این مرحله، نمایانگر تشکیل میکرو - نانو ساختارهایی با الگوهای مشخص بر روی سطوح می باشد. اندازه گیری زاویه تماس و لغزش بعد از فرایند حکاکی نشان می دهد که زاویه تماس افزایش یافته و به حدود 140 درجه رسیده، لکن زاویه لغزش همه ی نمونه ها 180 درجه است و این امر موجب پیدایش اثر گلبرگ گل رز شده است. در گام بعد برای بهبود خاصیت آب گریزی - افزایش زاویه تماس و کاهش زاویه لغزش - سطوح زبر شده، با استئاریک اسید پوشش داده شدند. همچنین تاثیر مدت زمان فرایند و غلظت محلول خورنده بر روی زاویه تماس و زاویه لغزش، در حالت استفاده و یا عدم استفاده از پوشش استئاریک اسید نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که زاویه تماس بالا رفته و زاویه لغزش به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. در برخی از نمونه ها حتی زاویه ی لغزش به کمتر از 10 درجه افت کرده و اثر برگ گل نیلوفر آبی حاصل شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Production of superhydrophobic copper surfaces by fabricating micro-nano features using wet etching process

نویسندگان English

Behnam Ahmadi 1
Hamid Reza Talesh Bahrami 2
Hamid Saffari 3
3 Associate Prof., Head of Department, School of Mechanical Engineering/ Iran University of Science and Technology
چکیده English

Superhydrophobic surfaces received many applications in various industries such as desalinization, heat exchanger, anti-fog and self-cleaning surface production. In this study a wet etching process were used to produce superhydrophobic copper surfaces. The specimens were etched by multiple ferric chloride and deionized water solutions to create micro-nano structures on their surfaces. The electronic scanning electron microscopy (SEM) images of the resulted surfaces show a formation of micro-nano structures with specific templates. Contact and sliding angle measurement of surfaces after etching process show that contact angles of specimens improve to nearly 140o while sliding angle of all samples were 180o , which is the same as a rose petal property. In the next step, to promote hydrophobicity of surfaces, increase contact angle and decrease sliding angle, specimens were immersed in an ethanol and stearic acid solution with a specific concentration. As well as, effects of etching time and etchant concentration on the sliding and contact angles with/without stearic acid modification were investigated. Results show that contact angles increased and sliding angles decreased remarkably so that it reduced to lower than 10o in some cases and lotus effect were achieved.

کلیدواژه‌ها English

Superhydrophobicity
Wet etching
Micro-nano structures
Rose petal effect
Lotus effect