تاثیر غلظت الکترولیت آمونیم فلوراید در فرایند آندایزینگ تیتانیم بر زبری میکرو- نانومقیاس سطح به منظور دستیابی به خاصیت ابرآبگریزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.

چکیده

در این پژوهش، برای ایجاد سطوح ابرآبگریز؛ سطوح با زاویه تماس بیش‌تر از °۱۵۰ از طریق دستیابی به زبری سلسله مراتبی (زبری میکرو-نانو مقیاس)؛ در تیتانیم از فرایند آندایزینگ استفاده شده و اثر تغییر غلظت الکترولیت بر ریزساختار سطح مورد بررسی قرار گرفته است. در نمونه ­های آندایز شده که با اعمال اسید استئاریک انرژی سطحی کم را بدست آورده­ اند، با تغییر غلظت آمونیم فلوراید از 01/0 تا 1 مولار، زاویه ترشوندگی متفاوتی از 126 تا 154 درجه حاصل شد. نتایج بررسی­ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که در نمونه ساخته شده در غلظت­های کم آمونیوم فلوراید، ساختارهایی به شکل مخروط درخت کاج بر سطح رشد کرده­اند که با ابعادی در مقیاس میکرومتری و متشکل از ساختار نانوورقه ­ای هستند و ابعاد این مخروط­ها با افزایش غلظت آمونیم فلوراید به 0/5 مولار کاهش و تعداد آن­ها در واحد سطح افزایش می­ یابد و افزون براین، ساختار نانومتخلخل بدست آمده که در این نمونه حالت ابرآبگریزی به دست آمده است. با افزایش بیشتر غلظت آمونیم فلوراید به 1 مولار، ساختارهای مخروط­کاجی شکل دیده نمی­شود و سطح لایه اکسیدی حاصل از آندایزینگ به صورت سطحی صاف و نانومتخلخل دیده می­ شود که این موضوع منجر به دستیابی به زاویه ترشوندگی 140 درجه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

s

چکیده [English]

A In this study, to create superhydrophobic surfaces on titanium; surfaces with contact angles higher than 150 ° by achieving hierarchical roughness (micro-nanoscale roughness); the anodizing process has been used and the effect of changing the electrolyte concentration on the surface microstructure is investigated. In anodized samples, which obtained the low surface energy by applying stearic acid, a different wetting angle of 126 to 154 degrees was obtained by changing the concentration of ammonium fluoride from 0.01 to 1 M. The results of scanning electron microscopy showed that Pine cone-shaped structures had grown on the surface with micrometer-scale dimensions consisting of a nanoflake structure in the sample made at low concentrations of ammonium fluoride. The dimensions of these Pine cones decrease with increasing the concentration of ammonium fluoride to 0.5 M and the number of them increases per unit area. In addition, the nanoporous structure is obtained, which resulted in the superhydrophobicity in this sample. By further increasing the concentration of ammonium fluoride to 1 M, the Pine cones structure are vanished and the surface of the oxide layer resulting from anodizing is seen as a smooth and nanoporous surface, which has led to a wetting angle of 140 degrees.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superhydrophobicity
  • titanium
  • Anodizing
  • Ammonium fluoride
  • Micro-nanoscale roughness