Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРО- И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СВЕРХГИДРОФОБНЫХ И АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Полный текст:

Аннотация

В работе сформированы и исследованы микро- и наноструктурированные сверхгидрофобные и антиобледенительные поверхности. Развиты методы формирования иерархических структур на поверхности тефлона, обеспечивающие угол смачивания 163°. Показано, что у сформированных нанопористых поверхностей анодного оксида алюминия, покрытых фторорганическим молекулярным слоем, угол смачивания достигает 173°. Предложены и сформированы антиобледенительные «скользкие» поверхности оксида алюминия, содержащие массивы нанопор, заполненных фторированным синтетическим маслом Krytox100, не замерзающим до температуры –70 °С. Тонкий слой масла на таких поверхностях удерживается капиллярными силами в порах и обеспечивает соскальзывание капель воды и отсутствие центров кристаллизации льда. В отличие от свергидрофобных поверхностей на созданных «скользких» от- сутствует намерзание капель воды по крайней мере до температуры –10 °С.

Об авторах

И. А. Корнеев
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13



В. А. Селезнев
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13



В. Я. Принц
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13



Список литературы

1. Bhusnan B., Jung Y.C., Koch K. Micro-, nano- and hierarchical structures for superhydrophobicity, self-cleaning and low adhesion // Phil. Trans. R. Soc. A. 2009. V. 367. P. 1631–1672.

2. Gao L.C., McCarthy T.J. A commercially available perfectly hydrophobic material (θA/θR) 180°/180°) // Langmuir. 2007. V. 23. № 18. P. 9125–9127.

3. Sawada H., Suzuki T., Takashima H., Takishita K. Preparation and properties of fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric nanoparticles — a new approach to facile creation of a completely superhydrophobic coating surface with these nanoparticles // Colloid Polym. Sci. 2008. V. 286. P. 1569–1574.

4. Verho T., Bower C., Andrew P., Franssila S., Ikkala O., Ras R.H.A. Mechanically durable superhydrophobic surfaces // Adv. Mater. 2011. V. 23. P. 1–6.

5. Park K.-C., Choi H.J., Chang C.-H., Cohen R.E., McKinley G.H., Barbastathiset G. Nanotextured silica surfaces with robust superhydrophobicity and omnidirectional broadband supertransmissivity // American Chemical Society. 2012. V. 6. № 5. P. 3789–3799.

6. Ciasca G., Papi M., Businaro L., Campi G., Ortolani M., Palmieri V. et al. Recent advances in superhydrophobic surfaces and their relevance to biology and medicine // Bioinspir. Biomim. 2016. V. 11. № 1. P. 1.

7. Rolland J.P., Maynor B.W., Euliss L.E., Exner A.E., Denision G.M., DeSimone J.M. Direct fabrication and harvesting of monodisperse, shape-specific nanobiomaterials // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. № 28. P. 10096–10100.

8. Boreyko J.B., Collier C.P. Delayed frost growth on jumpingdrop superhydrophobic surfaces // ACS Nano. 2013. V. 7. № 2. P. 1618–1627.

9. Rao A.V., Latthe S.S., Mahadik S.A., Kappenstein C. Mechanically stable and corrosion resistant superhydrophobic sol-gel coatings on copper substrate // Applied Surface Science. 2011. V. 257. P. 5772–5776.

10. Zhang D., Wang L., Qian H., Li X. Superhydrophobic surfaces for corrosion protection: a review of recent progresses and future directions // J. Coat. Technol. Res. 2016. V. 13. № 1. P. 11–29.

11. Hobæk T.C., Leinan K.G., Leinaas H.P., Thaulow C. Surface nanoengineering inspired by evolution // BioNanoSci. 2011. V. 1. P. 63–77.

12. Bhushan B., Jung Y.C., Koch K. Self-cleaning efficiency of artificial superhydrophobic surfaces // Langmuir. 2009. V. 25. № 5. P. 3240–3248.

13. Miljkovic N., Preston D.J., Enright R., Wang E.N. Jumpingdroplet electrostatic energy harvesting // Applied Physics Letters. 2014. V. 105. P. 013111.

14. Barthlott W., Neinhuis C. Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces // Planta. 1997. V. 202. P. 1–8.

15. Mishchenko L., Hatton B., Bahadur V., Taylor J.A., Krupenkin T., Aizenberg J. Design of ice-free nanostructured surfaces based on repulsion of impacting water droplets // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 7699–7707.

16. Meuler A.J., McKinley G.H., Cohen R.E. Exploiting topographical texture to impart icephobicity // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 7048–7052.

17. Meuler A.J., Smith J.D., Varanasi K.K., Mabry J.M., McKinley G.H., Cohen R.E. Relationships between water wettability and ice adhesion // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2010. V. 2. P. 3100–3110.

18. Kulinich S.A., Farhadi S., Nose K., Du X.W. Superhydrophobic surfaces: are they really ice-repellent? // Langmuir. 2011. V. 27. P. 25–29.

19. Jung S., Dorrestijn M., Raps D., Das A., Megaridis C.M., Poulikakos D. Are superhydrophobic surfaces best for icephobicity? // Langmuir. 2011. V. 27. P. 3059–3066.

20. Bahadur V., Mishchenko L., Hatton B., Taylor J.A., Aizenberg J., Krupenkin T. Predictive model for ice formation on superhydrophobic surfaces // Langmuir. 2011. V. 27. P. 14143–14150.

21. Kulinich S.A., Farzaneh M. How wetting hysteresis influences ice adhesion strength on superhydrophobic surfaces // Langmuir. 2009. V. 25. P. 8854–8856.

22. Cao L.L., Jones A.K., Sikka V.K., Wu J.Z., Gao D. Anti-icing superhydrophobic coatings // Langmuir. 2009. V. 28. P. 12444– 12448.

23. Tourkine P., Le Merrer M., Quéré D. Delayed freezing on water repellent materials // Langmuir. 2009. V. 25. P. 7214–7216.

24. Carriveau R., Edrisy A., Cadieux P., Mailloux R. Ice adhesion issues in renewable energy infrastructure // J. Adhesion Sci. Technol. 2012. V. 26. P. 447–461.

25. Alizadeh A., Yamada M., Li R., Shang W., Otta S., Zhong S. et al. Dynamics of ice nucleation on water repellent surfaces // Langmuir. 2012. V. 28. P. 3180−3186.

26. Antonini C., Innocenti M., Horn T., Marengo M., Amirfazli A. Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems // Cold Regions Science and Technology. 2011. V. 67. P. 58–67.

27. Palacios J.L., Smith E.C., Gao H., Rose J.L. Ultrasonic shear wave anti-icing system for helicopter rotor blades. The Pennsylvania State University, The 62nd American Helicopter Society Annual Forum, Pheonix, AZ. May 2006.

28. Wang Y., Orol D., Owens J., Simpson K., Lee H.J. Design and development of anti-icing aluminum surface // Materials Sciences and Applications. 2013. V. 4. P. 347–356.

29. Varanasi K.K., Deng T., Smith J.D., Hsu M., Bhate N. Frost formation and ice adhesion on superhydrophobic surfaces // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. P. 234102.

30. Kim P., Wong T.-S., Alvarenga J., Kreder M.J., Adorno-Martinez W.E., Aizenberg J. Liquid-infused nanostructured surfaces with extreme anti-ice and anti-frost performance // ACS Nano. 2012. V. 6. № 8. P. 6569–6577.

31. Nosonovsky M., Bhushan B. Hierarchical roughness optimization for biomimetic superhydrophobic surfaces // Ultramicroscopy. 2007. V. 107. P. 969–979.

32. Wang C.E., Tanaka S., Saito K., Shimizu T., Shingubara S. Fabrication of ordered arrays of anodic aluminum oxide pores with interpore distance smaller than the pitch of nano-pits formed by ion beam etching // J Mater Sci Nanotechnol. 2014. V. 1. № 1. P. 1.

33. Beck M., Graczyk M., Maximov I., Montelius L. Improving stamps for 10 nm level wafer scale nanoimprint lithography // Microelectronic Engineering. 2002. V. 61–62. P. 441–448.

34. Van der Wal P., Steiner U. Super-hydrophobic surfaces made from Teflon // Soft Matter. 2007. V. 3. P. 426–429.

35. O’Neal K.L., Zhang H., Yang Y., Hong L., Lu D., Weber S.G. Fluorous media for extraction and transport // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 2287.

36. Dasgupta P.K., Genfa Z., Poruthoor S.K., Caldwell S., Dong S., Liu S.-Y. High-sensitivity gas sensors based on gas-permeable liquid core waveguides and long-path absorbance detection // Anal. Chem. 1998. V. 70. P. 4661.

37. Gangal S.V. Perfluorinated polymers, Tetafluoroethylene-perfluorodioxole copolymers. Encyclopedia of polymer science and technology, John Wiley & Sons, Inc. 2002.

38. Yang M.K., Tokarsky E.W. Optical properties of Teflon AF amorphous fluoropolymers // J. Micro/Nanolithogr. MEMS MOEMS. 2008. V. 7. № 3. P. 033010-1.

39. Resnick P.R., Buck W.H., Teflon® AF amorphous fluoropolymers. Modern Fluoropolymers, John Wiley & Sons. 1997. P. 397–419.

40. Kim M.J., Park J.-E., Song S., Lee H.H. Simple «solutal» method for preparing Teflon nanostructures and molds // Journal of Vacuum Science & Technology B. 2007. V. 25. P. 1412–1415.

41. Fujimori S. Fine pattern fabrication by the molded mask method (nanoimprint lithography) in the 1970 // Jpn. J. Appl. Phys. 2009. V. 48. P. 06FH01-7.


Просмотров: 52


ISSN 1992-7223 (Print)