| Περίληψη |
Οι υπερυδρόφοβες επιφάνειες οι οποίες εμφανίζουν γωνίες επαφής μεγαλύτερες από
150°, έχουν προσελκύσει το ερευνητικό ενδιαφέρον λόγω της σημασίας τους σε
πρακτικές εφαρμογές αλλά και σε θεμελιώδης έρευνες ενώ έχει αποδειχθεί ότι η
ύπαρξη ιεραρχικής τραχύτητας σε συνδυασμό με την κατάλληλη χημική σύσταση της
επιφάνειας είναι οι δύο βασικοί παράγοντες που καθορίζουν την συμπεριφορά. Ο
σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η κατασκευή υπερυδρόφοβων επιφανειών με
έναν τρόπο απλό, σύντομο, οικονομικό και χωρίς μεγάλες απαιτήσεις σε εξειδικευμένα
μηχανήματα και μεθόδους. Το υλικό που χρησιμοποιήσαμε είναι ένα λείο μεταλλικό
κράμα Ti6Al4V, το οποίο είναι ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές
εφαρμογές και του οποίου η επιφάνεια θεωρείται υδρόφιλη. Η επιφάνεια αρχικά
ακτινοβολήθηκε με χρήση ενός femtosecond (fs) laser, προσδίδοντας του τραχύτητα
χωρίς κάποιο συγκεκριμένο μοτίβο. Στην συνέχεια, μελετήθηκε η επίδραση
παραγόντων όπως η θερμοκρασία, η πίεση ή/και ο χρόνος παραμονής είτε υπό
θέρμανση είτε υπό κενό στις επιφανειακές τους ιδιότητες. Μετρήσεις της γωνίας
επαφής που σχηματίζει μία σταγόνα νερού με την επιφάνεια διεξήχθησαν, σε όλες τις
περιπτώσεις, με την χρήση γωνιομέτρου γωνίας επαφής (Optical Contact Angle
Measurement - OCA 35),για να υπολογιστή η γωνία επαφής αλλά και η υστέρηση της
γωνίας επαφής. Η μορφολογία της επιφάνειας καταγράφηκε μέσω ηλεκτρονικής
μικροσκοπίας σάρωσης (Scanning Electron Spectroscopy – SEM) ενώ η χημική
σύσταση της επιφάνειας μελετήθηκε με την μέθοδο φασματομετρίας ακτίνων Χ με
διασπορά ενέργειας (Energy dispersive X-Ray spectroscopy –EDS). Παρατηρήθηκε
ότι η μόλις ακτινοβολημένη επιφάνεια είχε υπερυδρόφιλες ιδιότητες, όμως μετά από
την τοποθέτηση της σε φούρνο, σε διαφορετικές θερμοκρασίες, υπήρξε μια αλλαγή
των επιφανειακών χαρακτηριστικών της και η επιφάνεια μετατράπηκε σε υδρόφοβη
με γωνία επαφής 149±2°, ιδιαίτερα για θερμοκρασίες υψηλότερες της
Τ=120°CΠαρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν, όταν η ακτινοβολημένη
επιφάνεια τοποθετήθηκε σε θάλαμο κενού (πιεσης 10-2
mbar) για τουλάχιστον 3 ώρες
καθώς μετατράπηκε σε υπερυδρόφοβη με γωνία επαφής 149±1°. Επιπλέον, στην
τελευταία περίπτωση, η επιφάνεια απέκτησε και υδατοαπωθητικές ιδιότητες
εμφανίζοντας πολύ χαμηλή υστέρηση.Τα παρατηρούμενα αποτελέσματα μπορούν να
κατανοηθούν αν λάβει κάποιος υπόψη του την αλλαγή στην μορφολογία αλλά και
στην χημική σύσταση της επιφάνειας.
|
Development of functional material surfaces
