Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Bề mặt Siêu Kỵ Nước Được Chuẩn Bị Bằng Cách Lắng Đọng Gốm Oxit Lanthanide Thông Qua Quy Trình PS-PVD
Tóm tắt
Bề mặt siêu kỵ nước đã nhận được sự quan tâm rộng rãi trong những năm gần đây. Cả hình thái bề mặt và thành phần hóa học đều có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất kỵ nước. Trong bài báo này, một bề mặt siêu kỵ nước mới dựa trên quá trình lắng đọng plasma spray-vapor đã được giới thiệu. Ceria dop samari, đã được chứng minh là một vật liệu kỵ nước nội tại, đã được sử dụng làm nguyên liệu. Ngoài ra, để điều tra ảnh hưởng của năng lượng bề mặt tự do đến tính kỵ nước, đã sử dụng phương pháp sửa đổi hóa học bằng các vật liệu có năng lượng bề mặt tự do thấp bao gồm axit stearic và 1,1,2,2-tetrahydroperfluorodecyltrimethoxysilane (FAS) trên bề mặt lớp phủ. Kính hiển vi điện tử quét và phổ hồng ngoại Fourier biến đổi đã được sử dụng để phân tích bề mặt lớp phủ. Kết quả cho thấy bề mặt đạt được có cấu trúc bậc thang được cấu thành từ các cấu trúc như đảo nhỏ agglomerated với các hạt kích thước con vi góc cạnh. Hơn nữa, khi năng lượng bề mặt tự do giảm, tính chất kỵ nước của bề mặt cải thiện dần dần. Góc tiếp xúc nước của bề mặt lớp phủ sau khi phun tăng từ 110° lên 148° sau khi sửa đổi bằng axit stearic và lên tới 154° với FAS. Thêm vào đó, bề mặt thu được với tính siêu kỵ nước cho thấy độ ổn định tuyệt vời.
Từ khóa
#bề mặt siêu kỵ nước #ceria dop samari #năng lượng bề mặt #sửa đổi hóa học #phổ hồng ngoại Fourier biến đổiTài liệu tham khảo
A. Nakajima, K. Hashimoto, and T. Watanabe, Recent Studies on Super-Hydrophobic Films, Monatsh. Chem., 2001, 132(1), p 31-41
X. Zhang, F. Shi, J. Niu, Y. Jiang, and Z. Wang, Superhydrophobic Surfaces: From Structural Control to Functional Application, J. Mater. Chem., 2008, 18(6), p 621-633
B. Bhushan and Y.C. Jung, Natural and Biomimetic Artificial Surfaces for Superhydrophobicity, Self-Cleaning, Low Adhesion, and Drag Reduction, Mater. Sci., 2011, 56(1), p 1-108
H. Ogihara, J. Xie, and T. Saji, Factors Determining Wettability of Superhydrophobic Paper Prepared by Spraying Nanoparticle Suspensions, Colloid Surf. A, 2013, 434(19), p 35-41
B. Bhushan, Y.C. Jung, and K. Koch, Micro-, Nano- and Hierarchical Structures for Superhydrophobicity, Self-Cleaning and Low Adhesion, Philos. Trans. R. Soc. A, 1894, 2009(367), p 1631-1672
M. Ruan, W. Li, B. Wang, B. Deng, F. Ma, and Z. Yu, Preparation and Anti-Icing Behavior of Superhydrophobic Surfaces on Aluminum Alloy Substrates, Langmuir, 2013, 29(27), p 8482-8491
S. Lyu, D.C. Nguyen, D. Kim, W. Hwang, and B. Yoon, Experimental Drag Reduction Study of Super-Hydrophobic Surface with Dual-Scale Structures, Appl. Surf. Sci., 2013, 286(4), p 206-211
J.M. Lim, G.R. Yi, J.H. Moon, C.J. Heo, and S.M. Yang, Superhydrophobic Films of Electrospun Fibers with Multiple-Scale Surface Morphology, Langmuir, 2007, 23(15), p 7981-7989
L. Feng, S. Li, Y. Li, H. Li, L. Zhang, Y. Song, B. Liu, L. Jiang, and D. Zhu, Super-Hydrophobic Surfaces: From Natural to Artificial, Adv. Mater., 2002, 14(24), p 1857-1860
H. Yang, P. Pi, Z.Q. Cai, X. Wen, X. Wang, J. Cheng, and Z.R. Yang, Facile Preparation of Super-Hydrophobic and Super-Oleophilic Silica Film on Stainless Steel Mesh via Sol-Gel Process, Appl. Surf. Sci., 2010, 256(13), p 4095-4102
X. Fu and X. He, Fabrication of Super-Hydrophobic Surfaces on Aluminum Alloy Substrates, Appl. Surf. Sci., 2008, 255(5), p 1776-1781
Y. Liu, J. Liu, S. Li, Z. Han, S. Yu, and L. Ren, Fabrication of Biomimetic Super-Hydrophobic Surface on Aluminum Alloy, J. Mater. Sci., 2014, 49(4), p 1624-1629
Z. Li, Y. Zheng, J. Zhao, and L. Cui, Wettability of Atmospheric Plasma Sprayed Fe, Ni, Cr and Their Mixture Coatings, J. Therm. Spray Technol., 2012, 21(2), p 255-262
C. Ding, B. Huang, and H. Lin, Plasma-Sprayed Wear-Resistant Ceramic and Cermet Coating Materials, Thin Solid Films, 1984, 118(4), p 485-493
Q.Y. Chen, C.X. Li, T. Wei, H.B. Sun, S.L. Zhang, X.T. Luo, G.J. Yang, C.J. Li, and M.L. Liu, Controlling Grain Size in Columnar YSZ Coating Formation by Droplet Filtering Assisted PS-PVD Processing, RSC Adv., 2015, 5(124), p 102126-102133
Q.Y. Chen, C.X. Li, J.Z. Zhao, G.J. Yang, and C.J. Li, Microstructure of YSZ Coatings Deposited by PS-PVD Using 45 kW Shrouded Plasma Torch, Mater. Manuf. Process., 2015, 31(9), p 1-9
Z. Guo, W. Liu, and B.L. Su, Superhydrophobic Surfaces: From Natural to Biomimetic to Functional, J. Colloid Interface Sci., 2011, 353(2), p 335-355
G. Azimi, R. Dhiman, H.M. Kwon, A.T. Paxson, and K.K. Varanasi, Hydrophobicity of Rare-Earth Oxide Ceramics, Nat. Mater., 2013, 12(4), p 315-320
L. Zhu, N. Zhang, R. Bolot, M.P. Planche, H. Liao, and C. Coddet, Very Low Pressure Plasma Sprayed Yttria-Stabilized Zirconia Coating Using a Low-Energy Plasma Gun, Appl. Phys. A, 2011, 105(4), p 991-996
K.V. Niessen and M. Gindrat, Plasma Spray-PVD: A New Thermal Spray Process to Deposit Out of the Vapor Phase, J. Therm. Spray Technol., 2011, 20(4), p 736-743
A. Hospach, G. Mauer, R. Vaßen, and D. StÖver, Columnar-Structured Thermal Barrier Coatings (TBCs) by Thin Film Low-Pressure Plasma Spraying (LPPS-TF), Therm. Spray Technol., 2011, 20(1), p 116-120
Y. Zhang, J. Wu, X. Yu, and H. Wu, Low-Cost One-Step Fabrication of Superhydrophobic Surface on Al Alloy, Appl. Surf. Sci., 2011, 257(18), p 7928-7931
S.R. Yu, J.A. Liu, W. Diao, and W. Li, Preparation of a Bionic Microtexture on X52 Pipeline Steels and Its Superhydrophobic Behavior, J. Alloy. Compd., 2014, 585(5), p 689-695
Z. Lu, P. Wang, and D. Zhang, Super-Hydrophobic Film Fabricated on Aluminium Surface as a Barrier to Atmospheric Corrosion in a Marine Environment, Corros. Sci., 2015, 91, p 287-296
N. Perkas, G. Amirian, O. Girshevitz, and A. Gedanken, Hydrophobic Coating of GaAs Surfaces with Nanostructured ZnO, Mater. Lett., 2016, 175, p 101-105
M. Aminuzzaman, A. Watanabe, and T. Miyashita, Photochemical Surface Modification and Characterization of Double-Decker-Shaped Polysilsesquioxane Hybrid Thin Films, J. Mater. Chem., 2008, 18(42), p 5092-5097
H. Hou and Y. Chen, Preparation of Super-Hydrophobic Silica Films with Visible Light Transmission Using Phase Separation, J. Sol-Gel. Sci. Technol., 2007, 43(1), p 53-57
S. Alexander, J. Eastoe, A.M. Lord, F. Guittard, and A.R. Barron, Branched Hydrocarbon Low Surface Energy Materials for Superhydrophobic Nanoparticle Derived Surfaces, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8(1), p 660-666
M. Sagisaka, T. Narumi, M. Niwase, S. Narita, A. Ohata, C. James, A. Yoshizawa, E. de Taffin Givenchy, F. Guittard, S. Alexander, and J. Eastoe, Hyperbranched Hydrocarbon Surfactants Give Fluorocarbon-Like Low Surface Energies, Langmuir, 2014, 30(21), p 6057-6063
Y. Wei and C.Q. Jia, Intrinsic Wettability of Graphitic Carbon, Carbon, 2015, 87, p 10-17
A. Marmur, Line Tension and the Intrinsic Contact Angle in Solid-Liquid-Fluid Systems, J. Colloid Interface Sci., 1997, 186(2), p 462-466
X. Chen, J. Yuan, J. Huang, K. Ren, Y. Liu, S. Lu, and H. Li, Large-Scale Fabrication of Superhydrophobic Polyurethane/Nano-Al2O3 Coatings by Suspension Flame Spraying for Anti-Corrosion Applications, Appl. Surf. Sci., 2014, 311(9), p 864-869
G. Verma, S.K. Dhoke, and A.S. Khanna, Polyester Based-Siloxane Modified Waterborne Anticorrosive Hydrophobic Coating on Copper, Surf. Coat. Technol., 2012, 212(6), p 101-108
H. Tamura, K. Mita, A. Tanaka, and M. Ito, Mechanism of Hydroxylation of Metal Oxide Surfaces, J. Colloid Interface Sci., 2001, 243(1), p 202-207
M.M. Gentleman and J.A. Ruud, Role of Hydroxyls in Oxide Wettability, Langmuir, 2010, 26(3), p 1408-1411
J. Li, Z. Jing, Y. Yang, F. Zha, L. Yan, and Z. Lei, Reversible Low Adhesive to High Adhesive Superhydrophobicity Transition on ZnO Nanoparticle Surfaces, Appl. Surf. Sci., 2014, 289, p 1-5
L.B. Boinovich, A.M. Emelyanenko, A.S. Pashinin, C.H. Lee, J. Drelich, and Y.K. Yap, Origins of Thermodynamically Stable Superhydrophobicity of Boron Nitride Nanotubes Coatings, Langmuir, 2012, 28(2), p 1206-1216
W. Xu, J. Song, J. Sun, Y. Lu, and Z. Yu, Rapid Fabrication of Large-Area, Corrosion-Resistant Superhydrophobic Mg Alloy Surfaces, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2011, 3(11), p 4404-4414
T. Onda, S. Shibuichi, N. Satoh, and K. Tsujii, Super-Water-Repellent Fractal Surfaces, Langmuir, 1996, 12(9), p 2125-2127
S. Shibuichi, T. Onda, N. Satoh, and K. Tsujii, Super Water-Repellent Surfaces Resulting from Fractal Structure, J. Phys. Chem., 1996, 100(50), p 19512-19517
G. Polizos, E. Tuncer, X. Qiu, T. Aytu, M.K. Kidder, J.M. Messman, and I. Sauers, Nonfunctionalized Polydimethyl Siloxane Superhydrophobic Surfaces Based on Hydrophobic-Hydrophilic Interactions, Langmuir, 2011, 27(6), p 2953-2957
A.B.D. Cassie and S. Baxter, Wettability of Porous Surfaces, Trans. Faraday Soc., 1944, 40, p 546-551