17914

17914

مطالعه تجربي روش هاي ايجاد آبگريزي روي سطح آلومينيوم جهت چگالش قطره اي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

شهريور ماه 1396

دكتر حميد صفاري

دكتر بهشته سهرابي

مكانيك

اخيراً پوشش¬هاي ابرآبگريز به دليل عدم ترشوندگي سطح در صنايع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. اين پوشش¬ها به دليل ويژگي¬هاي منحصربه¬فرد در كاربردهاي گوناگوني از قبيل افزايش انتقال حرارت به كمك تبديل چگالش لايه¬اي به چگالش قطره¬اي، سطوح خود تميزشونده، ضد يخ¬زدگي، ضدخوردگي و كاهش درگ مورد استفاده فراوان قرار گرفته¬اند. بيشتر پژوهش¬هاي علمي مبني بر توليد پوشش¬هاي ابرآبگريز روي آلياژهاي آلـومينيم و مس است. براي مثال آلومينيم و آلياژهاي آن از بااهميت¬ترين مواد مهندسي در زمينه¬هاي هوافضا، خودرو، راه¬آهن به شمار مي¬آيد كه داراي ويژگي¬هاي عالي از جمله استحكام مناسب، هدايت حرارتي و الكتريكي عالي و وزن مخصوص كم است. در اين پژوهش سطح ابرآبگريز آلياژ آلومينيوم 1050 به كمك تركيب آندايزينگ جهت ايجاد زبري و تخلخل ميكرو-نانو روي سطح و اصلاح ساختار سطح توسط استئاريك اسيد ساخته¬شد. پس از فرآيند آندايزينگ سطح فلز به يك سطح ابرآبدوست با زاويه تماس حدود صفر درجه تبديل مي¬شود سپس پس از اصلاح با استئاريك اسيد به يك سطح ابرآبگريز تبديل مي¬شود. همچنين تاثير شرايط مختلف آندايزينگ از جمله زمان آندايزينگ، شدت جريان و غلظت الكتروليت روي ميزان آبگريزي جهت حاصل شدن بهترين زاويه تماس قطره آب روي سطح بررسي شده است. در نهايت مشاهده شد كه در مدت زمان آندايزينگ 90 دقيقه، شدت جريان 41/. آمپر و غلظت 15% وزني اسيد سولفوريك بدون اضافه¬كردن اگزاليك اسيد زاويه تماس استاتيكي قطره آب روي سطح به 159.23 درجه و زاويه لغزش آن به 2 درجه مي¬رسد. همچنين ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراش اشعه ايكس، تخلخل سنجي جذب و واجذب نيتروژن به ترتيب جهت نشان دادن ساختار سطح، تركيبات شيميايي لايه اكسيد و ميزان تخلخل سطح به كار گرفته شدند.

1396/07/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Superhydrophobic surfaces due to the non-wetting property have wide applications in many industries including Increasing heat transfer by converting filmwise condensation into dropwise condensation, fabrication of self-cleaning, anti-icing, corrosion resistance surfaces and drag reduction systems. Most scientific researches is based on the production of superhydrophobic coatings on aluminum and copper alloys. For example, Aluminum alloys due to good strength, good electrical, thermal conductivities and low specific weight are the most important engineering materials in aerospace, automobile and railways. In this study, a single step anodizing process is used to produce micro-nano structures on aluminum (1050) substrates and Surface energy of the anodized layer is reduced using stearic acid modification. After the anodizing process, the surface is converted to a superhydrophilic surface at a contact angle of about zero degrees then after modification with stearic acid, The surface becomes a superhydrophobic surface. Effects of different parameters including anodizing time, electrical current, and type and concentration of electrolyte on the final contact angle are systemically studied and optimal condition is found. Results show that anodizing time of 90 min, anodizing current of 0.41 A and electrolyte (sulfuric acid) concentration of 15 wt % are optimal conditions which give respectively contact angle and sliding angle as high as 159.2° and 2° . As well as, the study reveals that adding oxalic acid to the sulfuric acid cannot enhance superhydrophobicity of the samples. Also scanning electron microscope, X-ray diffraction and Brunauer–Emmett–Teller (BET) In order to respectively show the surface structure, chemical composition of the oxide layer and surface porosity were used.