이 연구 프로젝트에 의해 지원 되었다: MAT2014-60615-R 및 MAT2017-82182-R에 의해 자금 국가 연구 기관 (SRA)와 유럽 지역 개발 기금 (ERDF).

참고: 프로토콜 그림 2에 표시 된 구성표를 따릅니다.
1. 샘플 준비
<ol><li>
절단 및 청소
	<ol>
<li>250 x 250 mm 알루미늄의 0.5 m m 시트 x 25 m m x 45 m m x 0.5 m m 조각으로 잘라 금속 전단에 사용 하 여. 참고: 금속가 위를 사용 하는 경우에 특별 한 배려를 취해야 하 고 특별 한 훈련 할 수 있습니다.</li>
		<li>샘플의 한쪽을 덮고 보호 필름을 제거 하 고 씻어 솔루션을 청소의 약 50 mL를 사용 하 여이 쪽. 장갑 낀 손으로 부드럽게 샘플을 씻으십시오. 연마 scourers 사용을 하지 않습니다.</li>
		<li>증류수의 흐름에서 샘플을 풍부 하 게 린스. 그 후, 각 샘플의 96% 에탄올 30 mL에 젖어, 300 s, 및 300 초순 물 30 mL에 반복 sonicate s.</li>
		<li>물에서 샘플을 제거 하 고 실 온에서 1 h 동안 그들을 건조.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
산 성 에칭
	<ol>
<li>에칭 반응을 위한 초순13HCl의 4 M 솔루션을 준비 합니다. 480이 솔루션의 80 mL에 각 샘플을 담가 s. 반응이 약 360 후 더 활발 한 된다 s, 기본 산화물 표면 레이어를 제거 하는 경우. 주의: 안전을 위해, 후드에이 반응을 수행 합니다. 장갑, 실험실 외 투 및 보호 안경을 착용.</li>
		<li>산 성 솔루션을 포함 하는 비 커 옆 초순 갑자기 반응을 중지에 있는 다른 비이 커를 준비 합니다. 소계 핀셋을 사용 하 여, 산 성 솔루션에서 샘플을 제거 하 고 물에 담가. 풍부한 초순에 샘플을 씻어.</li>
		<li>필터링 하 고 압축 공기와 함께 불어 샘플을 완전히 건조. Note 에칭 반응 후 샘플은 superhydrophilic 하 고 그것을 건조 하는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 거시적인 불어서 물 제거 후 오븐 600에 대 한 120 ° C에서 물의 흔적을 제거 s. 참고: 필수, 특히 수 나중 silanized 샘플에 대 한에이 건조 과정.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hydrophobization
	<ol>
<li>
FAS-17 silanization에 의해 Hydrophobization
		<ol>
<li>기상 silanization 이전 공기-플라즈마 600 샘플 취급 플라즈마 W. 100에서 청소기를 사용 하 여 s 이 프로세스 활성화 표면 기능 그룹 (-OH 그룹)는 실 란 분자 링커 역할.</li>
			<li>그 후, 약간 경사 표면에 피 펫 팁의 도움으로 약간 기울이면 유리 페 트리 접시 안에 샘플 소개. 예금 2 50 µ L 방울 1 시간, 1 시간, 2 시간, 2 H-Perfluorodecyl-triethoxysilane (FAS-17) 샘플13다음 페 트리 접시에.</li>
			<li>페 트리 접시를 부분적으로 커버 하 고 공기 대피 desiccator에서 밤새 껏 두기. 마지막으로,에서 desiccator 환기. 사용할 준비가 샘플을 제거 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
플라스틱에 의해 Hydrophobization (소계) 증 착
		<ol>
<li>스프레이 에칭된 샘플16 약 10 cm에서 1/20 (v/v)16의 비율로 탄 화 불 소 용 매에서 비 결정성 플라스틱의 솔루션. 솔루션으로 가득 향수 기관총이이 목적을 위해 사용할 수 있습니다. 건조 실 온에서 600 s. 반복에 대 한 동일한 프로세스 매끄러운 소수 성 알루미늄 표면 수 있도록 깨끗 한 비 에칭 표면에 두고 (R는는 = 0.25±0.03 µ m).</li>
			<li>두 번째 코트를 적용 하 고 600 110 ° C 오븐에서 샘플 소개 용 매의 총 제거 하 고 플라스틱 코팅의 가교 s. 제조 업체에 의해 표시 된 대로이 프로세스는 내구성을 증가 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
세리아 stearic 산 증 착에 의해 Hydrophobization
		<ol>
<li>클린 아세톤/에탄올/물, 에칭된 샘플 300에 대 한 그들을 sonicate 물에 s 압축 공기의 흐름에 그들을 건조.</li>
			<li>세 륨 trichloride heptahydrate (CeCl3·7H2O)의 2 세대 및 3 mL의 30% 과산화 수소 (H2O2)를 포함 하는 용액의 50 mL에서 샘플31 담가. 1 시간 동안 40 ° C 오븐에서 솔루션에는 샘플을 품 어.</li>
			<li>솔루션에서 제거 하 고 증류수에 씻어 600 100 ° C 오븐에서 건조 s.</li>
			<li>900 스 테아 르 산의 30 mM 에탄올 솔루션에 샘플을 담가 s, 에탄올에 그것을 씻어 하 고 600 100 ° C 오븐에서 건조 s. 참고: 일단 건조 하 고 실내 온도에 냉각, 샘플 사용할 수 있습니다. Ce-SA 코팅된 표면이 하 SH 표면 코팅 세리아 stearic 산 생산 이라고 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 샘플 특성화
<ol><li>
일로 분석
	<ol>
<li>
튀는 드롭 실험
		<ol>
<li>방울 실험13를 수신 거부 하 여 생산된 샘플의 물 repellency 정도 평가 합니다. 반송 고정된 주사기의 바늘은 (10.1 ± 0.2)에서 출시 한 방울에 의해 주어진 수 계량 표면 위에 m m. 드롭 볼륨은 일반적으로 4 µ L.</li>
			<li>고속 카메라 시퀀스를 캡처하십시오. 고속 비디오 수집 소프트웨어 초당 4200 이미지 수집 속도 235 µs에 노출 시간을 수정.</li>
			<li>일단 비디오 기록 됩니다 드롭 드롭은 이미 샘플 (더 이상 반송 관찰 된다)와 전체 접촉 될 때까지 해제 될 때 순간에서 시퀀스를 선택 합니다. 비디오 파일을 저장 합니다.</li>
			<li>각 이미지에 대 한 소프트웨어32를 사용 하 여 드롭 프로필 검색. 비디오 시퀀스를 재생할 때 그 후, 맨 눈으로 반송 수 계량. 그것이 쉽게 식별 되지 않는 경우 정적 드롭 (15-20% 이상)의 질량 중심 위치 위에 맥시 마의 수를 계산 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
틸팅 판 실험
		<ol>
<li>이 테스트를 사용 하 여 각 특정 마모 시험에의 한 피해를 계량에. 전단 접착 판 실험 (TPE)33 는 실험실 설계 틸팅 장치34를 사용 하 여 기울이기과 물 방울의 분석.</li>
			<li>Inclinable 플랫폼을 고정 하는 샘플에 고착 드롭 사이드 뷰 이미지 수집을 사용 합니다. (일정 한 수집의 속도로 16 프레임) 이미지 수집 동안 일정 한 각 속도 (5 ° /s)와 플랫폼을 경사. 따라서, 모든 0.31 ° 드롭 이미지를 캡처하십시오. 참고: 특정 성향 각 위에 드롭 이동 (슬라이드/롤-오프) 표면에 그리고이 상태 전진 그리고 물러난 접촉 각을 결정 될 수 있습니다 (ACA와 RCA, 각각) 동시에. 연락처 라인의 글로벌 변위를 일으키는 최소 틸팅 각도 슬라이딩 각도 (SA) 라고를 (오르막과 내리막 연락처 라인 포인트를 동시에 이동). SA는 TPE에서 여기에서 보고 된 값입니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
거칠기 측정
	<ol>
<li>흰색 빛 confocal 현미경을 사용 하 여 샘플의 마이크로 거칠기 분석. 단일 지형 당 0.252 x 0.187 m m의 스캔 영역을 설정 합니다.</li>
		<li>샘플 당 4 단일 topographies 가져가 라. 배율 X 50의 목표를 사용 하 여, 0.2 µ m. 수직 단계에서 캡처 200 수직 평면 결정 Ra 요소 (산술 거칠기 진폭).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 내구성 테스트
참고: 별도로 각 착용 에이전트에 의해 유도 된 손상을 평가 합니다. 샘플 당 하나 이상의 마모 시험을 실시 하지 않습니다.
<ol><li>
측면 마모 테스트 참고: ( 그림 3a참조) 측면 마모 테스트 상업 선형 연마를 통해 수행 됩니다. 이 테스트는 표면에 대 한 표준 연마 팁의 접선 변위에 의해 유도 된 마모를 평가 하는 것을 목표로. 이 장치는 다양 한 연마 재, 다양 한 응용 프로그램 압력, 측면 속도 및 연마 사이클35의 총 수를 설정의 사용을 허용 한다.<ol>
<li>표준 고무를 사용 하 여 연마 CS-10, 제조 업체에 의해 제공. 가중치를 사용 하 여 속도 20 사이클/분 제어를 적용 되는 압력을 수정. 악기, 350 g의 총 무게에 해당 하 여 허용 최소 압력을 설정 합니다. 참고: 팁 폭 (6.70±0.05 m m), 및 사용 하는 무게을 고려 하면 이러한 설정에 대 한 해당 적용 되는 압력은 97.3±1.4 kPa. 총 착용된 지역 각 마모 사이클에 대 한 팁 및 총 길이 폭에 의해 제한 됩니다. 38.1 m m로 설정 합니다.</li>
		<li>각 샘플에 대 한 1, 2, 3, 5 사이클 후 유발 하는 마모를 평가 합니다.<ol>
<li>각 착용 치료 후 부드럽게 브러시 표면 (제조업체에서 제공 하는 브러시를 사용 하 여), 물에 헹 구 고 사용에 날 려 공기 압축. 2.1.2 섹션에 설명 된 대로, TPE를 사용 하 여 일로 속성을 평가 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
연마 입자 영향 테스트
	<ol>
<li>설정 표시 그림 3b, 표준 마모 테스트 D968에 의해 영감을 사용 하 여 입자 충격 테스트를 실시 합니다. 유리 깔때기에서 연마 모래의 30 mL (약 55 g)를 놓습니다. 표면에서 (25±1) cm에서의 극단적인 바닥을 찾습니다.</li>
		<li>퍼 널 탭 직경 mm (12±1)를 사용 하 여 및 샘플 45 ° 경사 하는 동안 길이 (97±1). 장소 깔때기 세로로. 샘플에 영향을 미치는 후 컨테이너 아래에서 모래를 수집 합니다.</li>
		<li>일단 착용 주기 실시 증류수와 표면을 씻어 하 고 압축 공기의 흐름에 건조 한 TPE (단면도 2.1.2)에 의해 일로 속성을 평가. 반복이 전체 과정을 3 번 각 샘플에 대 한.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
UV 오존 표면 저하 테스트
	<ol>
<li>청소기는 오존을 사용 하 여 UV 오존 열화 시험을 실시 합니다. 600 s 및 반복에 대 한 실 온에서 각 샘플을 치료 주기는 한 번.</li>
		<li>그 후, 물에 표면 린스 하 고 압축 공기와 함께 그들을 건조.</li>
		<li>TPE 2.1.2 섹션에 설명 된 superhydrophobic 속성 자외선 노출 후 유지 여부를 결정 하 여 wetting 속성을 평가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
물 침수 시험
	<ol>
<li>물에 있는 긴 침수 후 물 접촉에 의해 유발 하는 마모를 평가 합니다. 24 h에 대 한 초순의 100 mL 비 커에 샘플을 소개 합니다.</li>
		<li>물에서 샘플을 제거, 압축 공기와 함께 그들을 건조 하 고 600에 대 한 120 ° C 오븐에 넣어 물 표면에서의 총 제거를 보장 하기 위해 s. 표면이 완전히 건조 때 2.1.2 섹션에 설명 된 프로토콜을 사용 하 여 물 노출 후 일로 속성을 평가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 항 장식 효율 평가
참고: 안티 입힌 효율성 평가 그림 1에 표시 된 세 가지 측면에 기반.
<ol><li>
Subcooled 물 떨어지는 테스트 참고: 샘플 subcooled 물 repellency 그림 4a에 표시 된 설정에 의해 테스트 됩니다. 경사 (30 °) 플랫폼 위에 고정 – 20 ° C에 어 챔버 내부 샘플 소개. 얼음 (0 ° C의 온도 안정화)에서 평형에 증류수의 혼합물 어 챔버 밖에 배치 됩니다.<ol>
<li>연동 펌프를 사용 하 여 챔버 내부 냉 수 펌프 고 되 고 틈에 다 떨어뜨린 1 방울의 낮은 속도로 샘플 3 초 마다 전에 냉장고 내부 순환 합니다. 단일 상품 약 50 µ L의 볼륨이 있다.</li>
		<li>떨어지는 과정 시작 되 면 캡처 샘플의 측면 이미지 마다 10 얼음 착 발생 하는지 여부를 결정 하는 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
냉동 지연 테스트
	<ol>
<li>이전 섹션에서 언급 한 동일한 냉동 실 안에 얼어 지연 테스트를 실시 합니다.</li>
		<li>약-25 ° c.까지 실 온에서 냉각 과정 각 온도 대 한 동결 샘플에 정착 액의 백분율 확인 이 테스트에 대 한 설정 그림 4b에 표시 됩니다.</li>
		<li>레벨 (0 기울기)와 샘플 하 고 신중 하 게 롤-오프 피하려고 무 방울 입금. 물 표면에 상품의 높은 이동성 때문에 SH 샘플 그들의 낮은 수를 놓습니다. 여러 번 SH 표면에 대 한 실험을 반복 합니다.</li>
		<li>열-프로브를 사용 하 여 온도 및 상대 습도 모니터링 합니다. 상업적인 가습기와 상대 습도 (RH)을 제어 합니다. RH는 대략 95%는 가습기 켜지 고는 가습기 꺼질 때 약 40%까지 감소 하는 경우.</li>
		<li>샘플 당 30 µ L의 약 200 방울을 사용 하 여 (드롭 동결 확률적 현상 이며 분석 필요 합니다 드랍 스의 많은 수를 사용 하 여). 참고: 따라서,이 테스트에 대 한 연구의 나머지 부분에 사용 되는 것 보다 더 큰 견본 사용 합니다. 이 경우에 크기 125 m m x 62.5 m m 이며 샘플 또는 hydrophobize을 하거나 새로운 샘플 크기에 그들의 표면 에칭에 프로토콜을 적응.</li>
		<li>분리 플랫폼 위에 냉장고의 하단 부분에 중간에 샘플을 놓습니다. 부드럽게 샘플 (superhydrophobic 샘플 25) 당 70 상품의 배열을 입금. 냉동 실을 닫고 그것을 설정 합니다. 참고: 온도 약-25 ° c.까지 실내 온도에서 시간에 선형으로 감소 냉각 속도 상대 습도에 따라 달라 집니다. 낮은 상대 습도 (가습기 분리), 전체 프로세스는 가습기를 연결 하는 경우에 걸리는 시간 (약 1 시간) 동안 약 2 시간 걸립니다. 일단 온도 0 ° C 보다 낮은, 방울 nucleate를 시작 합니다.</li>
		<li>방울 방울의 고정 모든 때까지 각 온도 (0.5 ° C의 간격)에 대 한 동결 수를 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
얼음 접착 시험
	<ol>
<li>각 샘플에 형성 되었습니다 (풀-오프) 관리할 수 있는 연락처를 가진 얼음의 조각 영역 분리에 적용 해야 하는 힘을 계량. 그림 4 c에 설치를 사용 하 여 이러한 테스트를 수행 합니다.</li>
		<li>가 위를 사용 하 여 ~ 28 m m 높이의 실린더에서 내부 직경 10 mm의 소계 파이프를 잘라. 샘플에 대 한 실린더를 누릅니다. 증류수의 1.2 mL와 함께 그것을 채우십시오. 냉동 실에서 채워진된 실린더를 소개 하 고 1 시간 기다립니다. 참고: 일단 물이 완전히 냉동, 실린더와 샘플은 고정할 스트라이커 접시를 사용 하 여 플랫폼에.</li>
		<li>원통 나일론 스레드를 사용 하 여 디지털 포스 게이지에 넥타이. 이 실린더는 스레드와 스레드 관련 실린더의 방향에 연결 하는 방법 어떤 유형 (전단 또는 인장) 접착은 평가에 따라 달라 집니다. 이 계기는 동력된 테스트 스탠드를 수정 합니다. 냉동 실을 닫고 기다리는 600 s.</li>
		<li>(10 ± 0.5) mm/min의 일정 한 속도로 샘플에서 게이지 변위<ol>
<li>자동화 된 테스트 스탠드의 제어판 내에서 수동으로이 속도 조정 합니다. 동력 계 수치를 제어 하는 프로그램의 아이콘을 클릭 합니다. 힘 기록 시작 을 누릅니다.</li>
			<li>직후, 이동은 동력 위쪽으로 유지 하 여 전동된 스탠드 제어판 내에서 수직 변위 하단을 누르면.</li>
		</ol>
</li>
		<li>샘플에 대해 동력의 변위 스레드 확장 샘플에서 얼음의 분리 생산 때 중지 에 클릭 하 고 생성 된 데이터 파일을 저장. 참고: 계기는 시간 강제를 모니터링합니다. 속도 동력 계는 아는 난민 (10 mm/min), 변위의 점에서 힘을 결정 합니다. 이 결정 (최대 힘을 유지) 파열 힘 단위 넓이 당 접착 강도를 제공 합니다.</li>
		<li>실행 될 때 오프 풀은 옆으로 전단 접착을 평가 합니다. 힘이 경우에 병렬 접촉 지역에 적용 ( 그림 4b참조). 이 목적을 위해 수직으로 샘플을 수정 하 고 금속 고리를 사용 하 여 스레드를 기본 실린더를 연결 합니다. 샘플은 전단 변위에 의해 표면에서 분리 될 때까지이 반지 계기에 의해 당겨. 참고: 인장 접착 테스트 평가 피크 힘 하 고 작업 때 그것은 수직 표면에서 얼음의 조각을 분리 하는 데 필요한.</li>
		<li>이 경우에, 계기에 실린더를 연결 하는 역할 하는 실린더 벽에 두 개의 작은 구멍을 드릴 합니다. 다음, 그것을 당겨 세로로 얼음 표면에서 마지막으로 분리 될 때까지.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+surfaces+by+laser+ablation+of+rare-earth+oxide+ceramics.">Superhydrophobic surfaces by laser ablation of rare-earth oxide ceramics.</a> MRS Communications. 4 (3), 95-99 (2014).</li><li>Liang, J., Hu, Y., Fan, Y., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+superhydrophobic+cerium+oxide+surfaces+on+aluminum+substrate+and+its+corrosion+resistance+properties.">Formation of superhydrophobic cerium oxide surfaces on aluminum substrate and its corrosion resistance properties.</a> Surface and Interface Analysis. 45 (8), 1211-1216 (2013).</li><li>Azimi, G., Dhiman, R., Kwon, H. -. M., Paxson, A. T., Varanasi, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrophobicity+of+rare-earth+oxide+ceramics.">Hydrophobicity of rare-earth oxide ceramics.</a> Nature Materials. 12, 315 (2013).</li><li>Ruan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+anti-icing+behavior+of+superhydrophobic+surfaces+on+aluminum+alloy+substrates.">Preparation and anti-icing behavior of superhydrophobic surfaces on aluminum alloy substrates.</a> Langmuir. 29 (27), 8482-8491 (2013).</li><li>Yin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+investigation+of+ice+formation+on+surfaces+with+representative+wettability.">In situ investigation of ice formation on surfaces with representative wettability.</a> Applied Surface Science. 256 (22), 6764-6769 (2010).</li><li>Boinovich, L., Emelyanenko, A. M., Korolev, V. V., Pashinin, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+wettability+on+sessile+drop+freezing:+when+superhydrophobicity+stimulates+an+extreme+freezing+delay.">Effect of wettability on sessile drop freezing: when superhydrophobicity stimulates an extreme freezing delay.</a> Langmuir. 30 (6), 1659-1668 (2014).</li><li>Antonini, C., Innocenti, M., Horn, T., Marengo, M., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+effect+of+superhydrophobic+coatings+on+energy+reduction+in+anti-icing+systems.">Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems.</a> Cold Regions Science and Technology. 67 (1-2), 58-67 (2011).</li><li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+surfaces+cannot+reduce+ice+adhesion.">Superhydrophobic surfaces cannot reduce ice adhesion.</a> Applied Physics Letters. 101 (11), 111603 (2012).</li><li>Adam, S., Barada, K. N., Alexander, D., Mool, C. G., Eric, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+abrasion+of+a+titanium+superhydrophobic+surface+prepared+by+ultrafast+laser+microtexturing.">Linear abrasion of a titanium superhydrophobic surface prepared by ultrafast laser microtexturing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (11), 115012 (2013).</li><li>Li, X. -. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+and+large-scale+fabrication+of+a+superhydrophobic+5052+aluminum+alloy+surface+with+enhanced+corrosion+resistance.">Low-cost and large-scale fabrication of a superhydrophobic 5052 aluminum alloy surface with enhanced corrosion resistance.</a> RSC Advances. 5 (38), 29639-29646 (2015).</li><li>Meuler, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+water+wettability+and+ice+adhesion.">Relationships between water wettability and ice adhesion.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 2 (11), 3100-3110 (2010).</li><li>Boinovich, L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+functional+nanoengineering+and+nanosecond+laser+texturing+for+design+of+superhydrophobic+aluminum+alloy+with+exceptional+mechanical+and+chemical+properties.">Combination of functional nanoengineering and nanosecond laser texturing for design of superhydrophobic aluminum alloy with exceptional mechanical and chemical properties.</a> ACS Nano. 11 (10), 10113-10123 (2017).</li><li>Wan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+ceria+on+aluminum+and+its+corrosion+resistance.">Superhydrophobic ceria on aluminum and its corrosion resistance.</a> Surface and Interface Analysis. 48 (3), 173-178 (2016).</li><li>G&#243;mez-Lopera, J. F., Mart&#237;nez-Aroza, J., Rodr&#237;guez-Valverde, M. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Montes-Ru&#237;z-Cabello, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entropic+image+segmentation+of+sessile+drops+over+patterned+acetate.">Entropic image segmentation of sessile drops over patterned acetate.</a> Mathematics and Computers in Simulation. 118, 239-247 (2015).</li><li>Gao, L., McCarthy, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teflon+is+hydrophilic.+comments+on+definitions+of+hydrophobic,+shear+versus+tensile+hydrophobicity,+and+wettability+characterization.">Teflon is hydrophilic. comments on definitions of hydrophobic, shear versus tensile hydrophobicity, and wettability characterization.</a> Langmuir. 24 (17), 9183-9188 (2008).</li><li>Ruiz-Cabello, F. J. M., Rodriguez-Valverde, M. A., Cabrerizo-Vilchez, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+evaluating+the+most+stable+contact+angle+using+tilting+plate+experiments.">A new method for evaluating the most stable contact angle using tilting plate experiments.</a> Soft Matter. 7 (21), 10457-10461 (2011).</li><li>Pierce, E., Carmona, F. J., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+of+sliding+and+contact+angle+results+in+tilted+plate+experiments.">Understanding of sliding and contact angle results in tilted plate experiments.</a> Colloids Surfaces A. 323 (1-3), 73-82 (2008).</li><li>Ye, H., Zhu, L., Li, W., Liu, H., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+spray+deposition+of+a+water-based+superhydrophobic+coating+with+high+stability+for+flexible+applications.">Simple spray deposition of a water-based superhydrophobic coating with high stability for flexible applications.</a> Journal of Materials Chemistry. 5 (20), 9882-9890 (2017).</li><li>Rolland, J. P., Van Dam, R. M., Schorzman, D. A., Quake, S. R., DeSimone, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-resistant+photocurable+&amp;#34;liquid+Teflon&amp;#34;+for+microfluidic+device+fabrication.">Solvent-resistant photocurable &amp;#34;liquid Teflon&amp;#34; for microfluidic device fabrication.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2322-2323 (2004).</li></ol>

공개 하는 것이 없다.

이 논문에서는, 물 표면에 알루미늄 기판 생산 전략 설명 합니다. 또한, 우리는 그들의 일로 속성, 거칠기, 내구성 및 안티 입힌 성능을 특성화 하는 방법을 보여줍니다.
SH 표면 준비, 우리는 두 가지 전략 사용. 첫 번째 전략 통합 산 에칭에 의해 SH 표면의 기본 계층 구조를 달성 하기 위해 적절 한 거칠기 정도. 이 과정은 특히 중요 한 어떤 다른 금속 또는 다른 성분과 알루미늄 기판에 대 한 추가 작업을 요구할 수 있습니다. 적절 한 에칭 조건에 대 한 검색 문제가 있을 수 있습니다 하며 일반적으로 에칭 시간 또는 산 성 농도의 스캔. 산 에칭은 산 성 해결책에서 녹는 금속 표면 또는 코팅된 표면에만 제한 됩니다. 이 작품에서 우리 HCl에 나중 hydrophobized 기판 에칭 코팅 증 착 또는 silanization (FAS-17), 그에 따라 플라스틱으로 그것. 두 번째 전략 세리아 코팅 거칠기 속성을 사용 합니다. 이 코팅은 에칭된 알 기판의 침수로 예금 되었다.
3 코팅의 일로 응답 드롭 실험을 수신 거부로 시험 되었다. 이 기술은 superhydrophobic 표면 젖 음 특성을 분석 하기 위한 기존의 기술에 관하여 중요 한 개선 이다. 높은 물 repellency 최저 repellency FAS 17 달성 하는 동안 플라스틱 및 Ce-SA, 코팅 표면에 대 한 얻은 했다. 소계 및 FAS 17 샘플의 거칠기 정도 (Ra ~ 4 µ m) texturization 프로토콜은 동일 하기 때문에 매우 비슷합니다. 그러나, 우리는 이전 연구13에 확인 소계 코팅된 샘플에 대 한 적용의 높은 정도 기대 합니다. Ce-SA 코팅 샘플 거친, 하지만 그것의 물 repellency 소계 샘플을 비교 했다. 이것은 그 거칠기에 아닙니다 특정 학위 또는 거칠기 도움이 필요한. 3 SH 표면 가난한 기계적 내 구성을 보여주었다. Ce-SA 샘플 전단 (그림 6a) 나머지 보다 마모에 현저 하 게 더 나은 저항을 보여주었다. 그렇지 않으면, 모든 SH 표면 모래 마모 마모 시험 후 매우 비슷한 저하를 보였다. 소계 코팅 표면 UV 오존 착용 테스트를 매우 효율적으로 저항 했다. 이 소계36의 높은 화학 안정성에 연결 될 수 있습니다. 모든 SH 표면 장기간된 물 노출에 좋은 저항을 보여주었다. 안티 입힌 성능에 관한 우리 결론 SH 표면 없는 얼음 증가 지속적인 물 떨어지는 아래 이상의 12 시간 후 관찰 되었다 subcooled 물 구 충 제, 매우 효율적인는 습기에서 delayers 동결로 추가 조건 (그림 7b)입니다. 이 관측은 이전 결과24와 좋은 계약에. 그러나 얼음 접착 테스트가이 테스트에 사용 되는 제어 부드러운 샘플에 비해 SH 표면의 불만족 한 성과 공개 하는, (비 코팅 및 hydrophobized). 우리의 결과 거칠기 향상 이전 관측26와 좋은 계약에 있는 얼음 접착 (그림 8), 눈에 띄게를 확인 했다. 에 영향을 미치는 subcooled 물과 높은 습도 착 빙에 대 한 일반적인 환경 조건. 그러나, 얼음은 불변 표면에 형성 하 고, SH 표면에서 얼음 제거는 매우 어려운 작업을 수 있습니다. 다른 대안 (탄성 코팅 또는 미 끄 러운 표면, 예를 들면)는 superhydrophobic 방지 장식 응용 프로그램에 대 한 제안 하는 표면. 내구성 및 안티 입힌 속성을 평가 하는이 작품에서 제시 하는 기술 이러한 표면의 안티 입힌 효율 비교 마찬가지로 사용할 수 있습니다.

물 격퇴 superhydrophobic (SH) 표면 수 그들은 전통적으로 옷을 입힌1,2를 방지 하기 위해 솔루션으로 제안 하는 이유입니다. 그러나, 착 빙 방지 에이전트에 대 한 SH 표면에의 적합성에 대 한 우려 있다: 1) 생산의 높은 비용, 2)는 superhydrophobicity 리드 하지 않습니다 항상 얼음-phobicity3, 고 3)는 sh 공사의 의심 내구성 표면4 . Superhydrophobic 표면 잡아 그들의 지형과 화학 성분5와 관련 된 두 속성: 그들은 거친, 특정 지형 기능; 그리고 그들의 표면 에너지 (본질적으로 소수) 낮은입니다.
소수 성 표면 거칠기는 실제 고체-액체 영역 및 명백한 접촉 영역 사이의 비율을 줄이기 위해 제공 합니다. 물 때 되지 않습니다 완벽 하 게 로터스 효과6,7, 인해 고체 접촉 드롭 달려있다 또는 표면 asperities에 이동. 이 시나리오에서는 고체-액체 인터페이스 두 화학 도메인 heterogeneously 역할: 고체 표면 자체와 작은 기포는 고체 사이 갇혀8물. 때문에 공기 패치 부드러운 그 본질적인 접촉 각은 180 ° 정도의 물 repellency 갇힌된 공기의 양을에 연결 된다. 일부 연구 보고서 더 나은 물 속성 (고체-액체 인터페이스에 공기의 더 큰 존재)9를 제공 하는 최적의 전략으로 마이크로와 나노 asperities 계층적 표면 질감의 설립. 몇 가지 금속에 대 한 2 단계 거칠기 기능 만들려고 저가 전략 산 에칭10,11입니다. 이 절차는 업계에서 자주 사용 됩니다. 특정 산 농도 및 에칭 시간, 금속 표면을 적절 한 계층적 거칠기를 보여준다. 일반적으로, 산 성 농도, 에칭 시간, 또는 둘 다12변화 하 여 최적화는 표면 거칠게. 금속의 표면 에너지는 높은 하며 이러한 이유로 물 금속 표면 제작 나중 hydrophobization.
Hydrophobization은 일반적으로 다른 방법을 사용 하 여 소수 성 필름 증 착에 의해 달성: silanization10,13, 료14, 스핀 코팅15,16 또는 플라즈마 증 착17 살포 . Silanization SH 표면의 낮은 내구성 향상을 위한 가장 유망한 도구 중 하나로 제안된18 되었습니다. 다른 증 착 기술, 달리 silanization 과정은 Si-오 그룹10금속 기판 표면 수 산 기 그룹 사이 공유 결합을 기반으로 합니다. Silanization 프로세스의 결점은 범위와 균일성의 높은 학위에 대 한 충분 한 수 산 기 그룹을 만드는 금속 기판의 이전 활성화를 위한 필요. 최근 생산 방지 superhydrophobic 표면에 제안 하는 또 다른 전략 희토류 코팅19,20의 사용 이다. 세리아 코팅이이 사용을 정당화 하는 두 개의 속성이 있다: 그들은 본질적으로 소수 성21, 수 그리고 그들은 기계적으로 그리고 화학으로 강력한. 특히, 그들은 왜 보호 코팅으로 선택은 가장 중요 한 이유 중 하나는 그들의 부식 보호 능력20입니다.
두 가지 문제를 오랫동안 SH 금속 표면 생산, 여겨진다: 표면 질감을 손상 되지 해야 합니다, 고 소수 영화/코팅을 기판에 단단히 고정 해야 합니다. 서피스는 일반적으로 측면 마모 또는 입자 영향4유래 착용에 노출 됩니다. asperities 손상 된 경우는 water-repellency는 실질적으로 줄일 수 있습니다. 극한 환경에서 소수 성 코팅 표면에서 부분적으로 제거 될 수 있습니다 또는 화학적으로 자외선 노출, 습도 또는 부식으로 저하 될 수 있습니다. 튼튼한 SH 표면 코팅의 디자인은 코팅 및 표면 공학에 대 한 중요 한 도전 이다.
금속, 가장 까다로운 요구 사항 중 하나는 그림 1에서 볼 수 있듯이 안티 입힌 기능은 3 개의 상호 연결 된 측면22 에 따라: subcooled 물 repellency, 동결 지연 및 낮은 얼음-접착. 야외 장식 subcooled 경우 물, 일반적으로 비 드랍 스, 고체 표면과 접촉으로 온다 그리고 급속 하 게 다른 유형의 nucleation23고정. 형성된 된 얼음 (수 빙) 표면에 단단히 붙어 있다. 따라서, 착 빙 방지 하려면 첫 번째 단계는 고체 물 접촉 시간을 줄이기 위해 이다. 표면 superhydrophobic 이면 비 방울 동결 하기 전에 표면에서 추방 될 수 있습니다. 또한, 그것은, 습 한 조건 하에서 높은 접촉 각과 표면 지연 낮은 접촉 각24그 사람 보다 더 효율적으로 동결 입증 되었습니다. 이러한 두 가지 이유로 SH 서피스는 착 빙을 완화 하기 위해 가장 적절 한 화면. 그러나 착 빙 조건은 일반적으로 공격적25, superhydrophobic 표면의 평생 키 포인트 수 있습니다. 일부 연구는 SH 표면 얼음 접착26감소 위한 최선의 선택 되지 않습니다 결론 지었다. 한 번 표면에 얼음 형태 유지 됩니다 때문에 표면 asperities 단단히 연결 된. 거칠음을 얼음 표면 접촉 영역을 증가 하 고는 asperities 연동 에이전트26역할. 튼튼한 SH 표면의 사용은을 얼음 표면에 이미 존재의 흔적 있다면 착 빙을 피하기 위해 권장 됩니다.
이 작품에서는, 우리는 금속 기판에 튼튼한 SH 서피스를 생성 하는 여러 프로토콜 제시. 우리는 업계에서 널리 이용 되 고 반대로 빙 속성의 특히 (스키 리조트 시설, 항공, 등등) 특정 응용 프로그램에 대 한 관련 때문에 기판으로 알루미늄 (Al)를 사용 합니다. 우리는 세 가지 유형의 표면 준비: 질감된 알 표면 코팅, fluorosilane, 그리고 알 기판에 세리아 stearic 산 bilayer 알 질감된 표면 silanized 플라스틱으로 코팅 된. 비슷한 기술17,,2728,29 는 100-300 nm 필름 두께 또는 심지어 단층 영화를 제공 합니다. 각 표면에 대 한 우리는 그들의 일로 속성을 측정 하 고 착용 테스트를 실시. 마지막으로, 우리는 독립적으로 그림 1에 표시 된 세 가지 속성을 조사 하는 목적으로 하는 3 개의 테스트를 사용 하 여 그들의 반대로 장식 성능 분석.
우리의 프로토콜은 그림 2에 표시 된 구성표를 기반으로 합니다. 일단 SH 알 표면 준비는, 그들의 일로 속성 및 지형 그들의 repellency 속성 및 거칠기 기능을 결정 하기 위해 분석 된다. Wetting 속성 물 인장 접착에 연결 하는 기술입니다 드롭 실험, 수신 거부 하 여 분석 된다. 드롭 반송의 관찰 필수 이기 때문에,이 기술은 superhydrophobic 표면13적당만 하다. 각 표면 처리에 대 한 적어도 4 개의 샘플 안티 입힌 테스트를 실시 및 내구성 테스트를 수행 하기 위해 또 다른 4 개의 샘플을 준비. 각 내구성 테스트 후 발생 하는 손해는 일로 거칠기 기능과 속성의 손실을 측정 하 여 분석 했다. 유사한 내구성 테스트 제안 된 것 들이 작품에 최근 다른 금속 표면27,30사용 되었다 하는 것.
반 장식 테스트에 관한이 연구의 목적은 생산 SH 알 표면의 사용 방지 장식으로 편리한 인지 결정 하는. 따라서, 분석, 비교, 대 한 두 개의 샘플의 성능:)는 치료 알 샘플 (부드러운 친수성 샘플) 그리고 b)는 hydrophobized 하지만 하지 질감된 샘플 (부드러운 소수 샘플). 같은 목적을 위해 활용 한 질감된만 하지 hydrophobized 표면 관심 수 있습니다. 불행 하 게도,이 표면 매우 wettable 이며 안티 입힌 테스트 그들을 위해 실행 될 수 없습니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid, 37%</td>
			<td>SICAL, S.A.</td>
			<td>AC07411000</td>
			<td>used for acid etching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltriethoxysilane, 97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>658758</td>
			<td>used for silanization with FAS-17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dupont AF1600</td>
			<td>Dupont</td>
			<td>D10389631</td>
			<td>used for fluropolymer deposition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FC-72</td>
			<td>3M, Fluorinet</td>
			<td>1100-2-93</td>
			<td>used for fluropolymer deposition (flurocarbon solvent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cerium(III) chloride heptahydrate, 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>228931</td>
			<td>used for Ceria coating deposition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution, 30%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1009</td>
			<td>used for Ceria coating deposition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stearic acid, &#8805;98.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S4751</td>
			<td>used for Ceria coating deposition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>SICAL, S.A.</td>
			<td>16271</td>
			<td>used throughout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>SICAL, S.A.</td>
			<td>1090</td>
			<td>used throughout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum sheets 0.5mm</td>
			<td>MODULOR (Germany)</td>
			<td>125993</td>
			<td>substrates used throught</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-90 concentrated cleaning solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z281506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra pure Milli-Q water</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>used throughout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma Etcher/Asher/Cleaner EMITECH K1050X</td>
			<td>Aname</td>
			<td>K1500XDEV-001</td>
			<td>used throughout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCC software</td>
			<td>AMETEK</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>sofware controlling the high speed camera Phantom MIRO 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Speed Camera Phantom Miro 4</td>
			<td>AMETEK</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>used for bouncing drop experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Loop PL&#181; 2.32</td>
			<td>UPC-CD6 &#38; Sensofar Tech S.L.</td>
			<td>version 2.32</td>
			<td>Sofware controlling PL&#181; Confocal Imaging Profiler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pl&#181;-Confocal Imaging Profiler 2300</td>
			<td>Sensofar Tech S.L.</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>used for roughness measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TABER 5750 LINEAL ABRASER</td>
			<td>TABER</td>
			<td>5750</td>
			<td>used for lateral abrasion tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abbrasive sand: ASTM 20-30 SAND C778</td>
			<td>U.S. SILICA COMPANY (USA)</td>
			<td>1-800-635-7263</td>
			<td>used for abrasive partcile impact tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ozone cleaner: PSDP-UV4T, Digital UV Ozone System</td>
			<td>Novascam</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>UV-ozone degradation test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristalitic Pump GILSON 312, France</td>
			<td>GILSON (France)</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>used for water dripping test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon thread</td>
			<td>Dracon fishing line, Izorline internacional, inc. (USA)</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>used for ice adhesion tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital force gauge (ZTA-200N, ZTA Series</td>
			<td>IMADA (USA)</td>
			<td>370199</td>
			<td>used for ice adhesion tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized test stand I, MH2-500N-FA</td>
			<td>IMADA (USA)</td>
			<td>366942</td>
			<td>used for ice adhesion tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force Recorder Professional</td>
			<td>IMADA (USA)</td>
			<td>version 1.0.2</td>
			<td>software provided by IMADA to register the force</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HYGROCLIP XD - STANDARD PROBE</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>Temperature and humidity probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HW3 Lite software</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td>version 2.1.2</td>
			<td>Sofware controlling the HYGROCLIP Probe</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of superhydrophobic metal surfaces for anti-icing applications

생산 superhydrophobic 금속 표면에 여러 가지 방법으로이 작품에 표시 됩니다. 알루미늄 산업에서의 광범위 한 사용으로 인해 금속 기판으로 선정 되었다. 생산 표면의 습윤 드롭 실험을 수신 거부 하 여 분석 하 고 지형 confocal 현미경 검사 법에 의해 분석 되었다. 또한, 우리는 그것의 내구성 및 안티 입힌 속성을 측정 하기 위해 다양 한 방법론을 보여줍니다. Superhydrophobic 표면 그들의 water-repellency를 계속 유지 해야 하는 특별 한 텍스처를 개최. 튼튼한 표면 조작, 하 우리 저항력이 텍스처를 통합 하는 두 가지 전략을 따 랐 다. 첫 번째 전략은 한 산 성 에칭으로 금속 기판에 직접 설립 이다. 이 표면 texturization 후 표면 에너지는 silanization 또는 플라스틱 증 착에 의해 감소 했다. 두 번째 전략은 표면 경도 및 내 식 성 향상 한다 (후에 표면 texturization) 세리아 계층의 성장 이다. 표면 에너지는 스 테아 르 산 영화와 함께 감소 했다.
Superhydrophobic 표면 내구성 입자 충격 테스트, 측면 마모, UV 오존 저항에 의해 기계적 마모에 의해 시험 되었다. 반대로 빙 속성 subcooled 물, 지연, 동결을 폐지 하 고 접착을 얼음의 수를 공부 하 여 탐험 했다.

이 연구에서 사용 된 SH 표면 젖 음 및 거칠기 속성은 그림 5에 나와 있습니다. 각 샘플에 대 한 측정 반송의 평균 수는 그림 5a 에 표시 되 고 평균 거칠기는 그림 5b에서 볼 수 있습니다. 거칠음을 일로 속성 사이의 상관 관계가 있다. 소계 코팅 샘플 측정 반송 수 Ce SA 샘플 함께 동의 합니다. 그러나, Ce-SA 샘플은 명확 하 게 거칠어 (~ 40% 더 큰 Ra 값). 반면, FAS 17 샘플에 대 한 Ra 값은 그들의 일로 속성은 명확 하 게 다른 소계에 매우 비슷합니다.
그림 6에서 3 내구성 테스트의 일로 속성에 미치는 영향 분석: 측면 마모 시험 (그림 6a), 입자 영향 시험 (그림 6b) 및 UV 오존 노출 (그림 6c). 모든 SH 샘플 그들은 2 사이클 후 그들의 물 repellency 속성 잃고 있기 때문에 가난한 기계적 저항을 보여주었다.
UV 오존 테스트에 관한 우리는 소계 코팅 남아 변경 되지 않은 몇 사이클 후 표면의 나머지는 다음 중 하나 이상에 의해 명확 하 게 손상 되었다 동안 지적 대리인을 착용. 모든 표면 (그들의 슬라이딩 각도 변경) 없이 장기간된 물 노출에 좋은 저항을 보여주었다. 때문에 그들의 부적절,이 결과 여기 표시 되지 않습니다.
첫 번째 반 장식 테스트 실시 subcooled 물 repellency 테스트가 했다. 우리 모든 SH 표면 행동 매우 효율적으로 subcooled 물 12 시간 이상 떨어지는 후 얼음 착 피하 관찰. 이러한 결과 크게 다른 얼음 착 180만 발생 한 코팅된 알루미늄 샘플을 얻은 그 보다 떨어지는 과정 시작 후 s. 보여준 부드러운 소수 알루미늄 표면 보다는 코팅된 샘플 SH 표면 (3 h 후 얼음 착) 보다 여전히 훨씬 더 나은 결과.
냉동 지연 테스트에 관한 우리는이 연구에 사용 된 3 SH 표면 사이의 놀라운 차이가 관찰 하지 수 없습니다. 그러나, 우리는 SH 표면과 매끄러운 사이의 중요 한 차이점을 발견 (hydrophobized 및 코팅) 표면. 건조 조건 (낮은 RH) 이상 고정 지연 표면 (그림 7a), 다습 한 조건 (높은 RH), 매끄러운 보다 더 효율적으로 동결 SH 표면 지연에 부드러운 코팅된 알루미늄 표면은 하나 (그림 7b).
얼음 접착 테스트에 대 한 결과 그림 8에 나와 있습니다. 그들은 SH 표면 (그림 8a) 전단 및 인장 얼음 접착 (그림 8b)을 줄일 수 있습니다 보여줍니다. Ce-SA 코팅에 얼음 접착 나머지 보다 명확 하 게 더 높았다. 이러한 결과 거칠기 얼음 접착 향상 공개.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig1.jpg"> 그림 1입니다. 착 빙 방지 성능에 필요한 세 면. Subcooled 물 repellency, 동결 지연, 그리고 낮은 전단/인장 얼음 접착. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig2.jpg"> 그림 2입니다. 프로토콜의 계획이이 일을 조작 하 고 superhydrophobic 표면의 성능 분석에 따라. 첫째, 표면 준비 된다. 두 번째, 그들의 일로 및 거칠기 속성 분석 다음 내구성, 그리고 마지막으로, 그들의 반대로 장식 효율성. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig3.jpg"> 그림 3입니다. 기계적 내구성 테스트 합니다. (a) 측면 마모 테스트. (b) 입자 영향 테스트 (부식). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig4.jpg"> 그림 4. 반 장식 성능 테스트 합니다. (a) Subcooled 물 떨어지는 테스트 합니다. (b) 동결 지연 테스트. (c) 얼음 접착 테스트 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig5.jpg"> 그림 5입니다. 이 연구에 대 한 조작 superhydrophobic 표면의 인장 접착 및 거칠기 속성 물. 물 인장 접착은 (a) 4 µ L 물방울의 반송 수 출시 샘플 및 (b)는 거칠기 거칠기 진폭 라스 오류 막대에 의해 parametrized에 (a)와 (b) 내에서 가변성 (표준 편차)를 표시는 동일한 샘플 3 튀는 드롭 실험 후 고 각각 4 단일 topographies 취득 후. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig6.jpg"> 그림 6입니다. 슬라이딩 각도 각 내구성 테스트에 대 한 주기 수 대. (a) 측면 마모 테스트. (b) 입자 영향입니다. (c) UV 오존 오차 막대는 각 샘플에 그리고 각 착용 조건에 대 한 3 개의 슬라이딩 방울의 동적 공부 후 가변성 (표준 편차)를 보여줍니다.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig7.jpg"> 그림 7입니다. 지연 테스트 동결. 테스트는 매끄러운 소수 성 알루미늄 표면 (플라스틱 필름 코팅) 및 superhydrophobic 표면에 수행 되었습니다 (에칭 및 플라스틱 필름 코팅) (a) 건조 한 조건에서 (RH ~ 40%)와 (b) 다습 한 조건 (RH ~ 95%). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57635/57635fig8v2.jpg"> 그림 8입니다. 얼음 접착 피크 힘 및 접착 강도 의해 계량. ( a) 전단 접착 테스트. (b) 인장 접착 테스트 합니다. 우리는이 연구의 세 superhydrophobic 표면 공부 하 고 더 부드러운 hydrophobized (플라스틱 필름 코팅) 알루미늄 샘플 비교에 대 한 치료 알루미늄 샘플을 분석. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57635/57635fig8v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

우리는 superhydrophobic 금속 표면에 생성 하 고 그들의 내구성 및 안티 입힌 속성을 탐구 하는 여러 방법론을 설명 합니다.

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

8.4K 조회수.  University of Granada. 우리는 superhydrophobic 금속 표면에 생성 하 고 그들의 내구성 및 안티 입힌 속성을 탐구 하는 여러 방법론을 설명 합니다.

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Hyperpolarized Xenon for NMR and MRI Applications

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 T generate only a small detectable net-magnetization of the sample at room temperature 1. Hence, most NMR and MRI applications rely on the detection of molecules at relative high concentration (e.g., water for imaging of biological tissue) or require excessive acquisition times. This limits our ability to exploit the very useful molecular specificity of NMR signals for many biochemical and medical applications. However, novel approaches have emerged in the past few years: Manipulation of the detected spin species prior to detection inside the NMR/MRI magnet can dramatically increase the magnetization and therefore allows detection of molecules at much lower concentration 2.
Here, we present a method for polarization of a xenon gas mixture (2-5% Xe, 10% N2, He balance) in a compact setup with a ca. 16000-fold signal enhancement. Modern line-narrowed diode lasers allow efficient polarization 7 and immediate use of gas mixture even if the noble gas is not separated from the other components. The SEOP apparatus is explained and determination of the achieved spin polarization is demonstrated for performance control of the method.
The hyperpolarized gas can be used for void space imaging, including gas flow imaging or diffusion studies at the interfaces with other materials 8,9. Moreover, the Xe NMR signal is extremely sensitive to its molecular environment 6. This enables the option to use it as an NMR/MRI contrast agent when dissolved in aqueous solution with functionalized molecular hosts that temporarily trap the gas 10,11. Direct detection and high-sensitivity indirect detection of such constructs is demonstrated in both spectroscopic and imaging mode.

The production of hyperpolarized xenon by means of spin exchange optical pumping (SEOP) is described. This method yields a ~10000-fold enhancement of the nuclear spin polarization of Xe-129 and has applications in nuclear magnetic resonance spectroscopy and imaging. Examples of gas phase and solution state experiments are given.

NMR과 MRI 응용 프로그램 용 Hyperpolarized 지논

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 ...

연구

공학

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

고체 산화물 연료 전지의 전극 표면을 탐색 및 매핑

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

유기 화합물을 사용하여 실리콘 표면과 나노 와이어의 단층 연락 도핑

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

실리콘 엘라스토머 계 유전 액츄에이터 제조 공정

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

광 공진기 및 레이저 응용을위한 고분자 미소 구의 제조

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition metal dichalcogenides (TMDs) MoS2 and WS2 can be prepared on sapphire substrates. By controlling the metal film thicknesses, good layer number controllability, down to a single layer of TMDs, can be obtained using this growth technique. Based on the results obtained from the Mo film sulfurized under the sulfur deficient condition, there are two mechanisms of (a) planar MoS2 growth and (b) Mo oxide segregation observed during the sulfurization procedure. When the background sulfur is sufficient, planar TMD growth is the dominant growth mechanism, which will result in a uniform MoS2 film after the sulfurization procedure. If the background sulfur is deficient, Mo oxide segregation will be the dominant growth mechanism at the initial stage of the sulfurization procedure. In this case, the sample with Mo oxide clusters covered with few-layer MoS2 will be obtained. After sequential Mo deposition/sulfurization and W deposition/sulfurization procedures, vertical WS2/MoS2 hetero-structures are established using this growth technique. Raman peaks corresponding to WS2 and MoS2, respectively, and the identical layer number of the hetero-structure with the summation of individual 2D materials have confirmed the successful establishment of the vertical 2D crystal hetero-structure. After transferring the WS2/MoS2 film onto a SiO2/Si substrate with pre-patterned source/drain electrodes, a bottom-gate transistor is fabricated. Compared with the transistor with only MoS2 channels, the higher drain currents of the device with the WS2/MoS2 hetero-structure have exhibited that with the introduction of 2D crystal hetero-structures, superior device performance can be obtained. The results have revealed the potential of this growth technique for the practical application of 2D crystals.

Through the sulfurization of pre-deposited transition metals, large-area and vertical 2D crystal hetero-structures can be fabricated. The film transferring and device fabrication procedures are also demonstrated in this report.

큰 지역 수직 2D 크리스탈 Hetero-구조 장치 제조에 전이 금속 영화 Sulfurization의 준비

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with diverse customization options and favorable production methods is increasing continuously. With fused filament fabrication (FFF), it is possible to produce large and complex components quickly with high material efficiency. In FFF, a continuous thermoplastic filament is melted in a heated nozzle and deposited below. The computer-controlled print head is moved in order to build up the desired shape layer by layer. Investigations regarding printing of metals or ceramics are increasing more and more in research and industry. This study focuses on additive manufacturing (AM) with a multi-material approach to combine a metal (stainless steel) with a technical ceramic (zirconia: ZrO2). Combining these materials offers a broad variety of applications due to their different electrical and mechanical properties. The paper shows the main issues in preparation of the material and feedstock, device development, and printing of these composites.

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

This study shows multi-material additive manufacturing (AM) using fused filament fabrication (FFF) of stainless steel and zirconia.

금속-세라믹 부품의 융합된 필 라 멘 트 제조 (FFF)

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...