ساخت سطوح اَبَرآب گريز مس با استفاده از فرايند حكاكي تر و ايجاد ميكرو - نانو ساختار

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

سطوح ابرآب گريز داراي كاربردهاي گسترده در صنايع مختلفي نظير شيرين سازي آب دريا، ساخت مبادله گرهاي حرارتي، توليد سطوح ضد مه و خود تميز شونده مي باشند. در اين تحقيق از روش حكاكي تر براي توليد سطوح اَبَرآب گريز مس استفاده شده است. ابتدا به منظور تشكيل ميكرو نانو ساختار بر روي سطح، نمونه ها در محلول كلريد آهن 3 و آب دي يونيزه با غلظت‌هاي مختلف زبر شدند. بررسي تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نمونه ها، بعد از اين مرحله، نمايانگر تشكيل ميكرو نانو ساختارهايي با الگوهاي مشخص بر روي سطوح مي باشد. اندازه گيري زاويه تماس و لغزش بعد از فرايند حكاكي نشان مي دهد كه زاويه تماس افزايش يافته و به حدود 140 درجه رسيده، لكن زاويه لغزش همه ي نمونه ها 180 درجه است و اين امر موجب پيدايش اثر گلبرگ گل رز شده است. در گام بعد براي بهبود خاصيت آب گريزي افزايش زاويه تماس و كاهش زاويه لغزش سطوح زبر شده، با استئاريك اسيد پوشش داده شدند. همچنين تاثير مدت زمان فرايند و غلظت محلول خورنده بر روي زاويه تماس و زاويه لغزش، در حالت استفاده و يا عدم استفاده از پوشش استئاريك اسيد نيز بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه زاويه تماس بالا رفته و زاويه لغزش به طور قابل ملاحظه اي كاهش يافته است. در برخي از نمونه ها حتي زاويه ي لغزش به كمتر از 10 درجه افت كرده و اثر برگ گل نيلوفر آبي حاصل شده است.

Superhydrophobic surfaces received many applications in various industries such as desalinization, heat exchanger, antifog and selfcleaning 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 micronano structures on their surfaces. The electronic scanning electron microscopy (SEM) images of the resulted surfaces show a formation of micronano 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.