Lasersko strukturirane aluminijaste površine s protizmrzovalnimi lastnostmi

Štrus, Tim (avtor), Može, Matic (mentor), Golobič, Iztok (komentor)

V zaključni nalogi smo obravnavali razvoj lasersko strukturiranih superhidrofobnih površin s protizmrzovalnimi lastnostmi. Razvoj na področju zakasnitve in preprečevanja zmrzovanja je trenutno usmerjen v uporabo pasivnih metod, ki temeljijo na ustreznih obdelavah površine. S pregledom literature smo postavili temelje za eksperimentalni del, v katerem smo na aluminijastih vzorcih iz zlitine 1050A razvili lasersko strukturirane površine z ugodnimi protizmrzovalnimi lastnostmi. Površine smo ovrednotili iz vidika omočljivosti, nukleacijske temperature, časovnega zamika zmrzovanja, spremljanja procesa zmrzovanja in korozijske odpornosti ter jih primerjali z neobdelano referenčno površino in hidrofobizirano neobdelano površino. Lasersko obdelane površine, ki so izkazale najboljše superhidrofobne lastnosti, so bile površine z globokimi in plitkimi kanali, z razmiki med linijami 25 µm in 50 µm. Na površini s plitkimi kanali in razmiki med linijami 25 µm smo dosegli najnižjo nukleacijsko temperaturo, in sicer -23,2 °C. Časovni zamik zmrzovanja smo beležili pri temperaturi površine med -20 °C in -12,5 °C ter potrdili, da se časovni zamik zmrzovanja z nižjo temperaturo površine skrajša. Na razvitih površinah smo izvedli elektrokemične teste za ovrednotenje korozijske odpornosti površin, pri čemer je površina s plitkimi kanali in razmiki med linijami 25 µm izkazala najboljšo korozijsko odpornost. V primerjavi z referenčno površino smo z lasersko obdelavo in hidrofobizacijo znatno izboljšali protizmrzovalne lastnosti površine.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: laserska obdelava površin, zmrzovanje kapljic, superhidrofobnost, omočljivost površin, nukleacija, zamik zmrzovanja, korozijska odpornost.
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-159793
• Datum objave v RUL: 25.07.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Laser-textured aluminum surfaces with anti-icing properties

Izvleček

Within the framework of the diploma thesis, we focused on the development of laser-textured superhydrophobic surfaces with anti-icing properties. The development in the field of icing delay and prevention is currently focused on using passive methods based on surface modification. By reviewing the available literature, we provided the framework for the empiric part of the research, where we developed laser-textured surfaces with favorable anti-icing properties on samples from 1050A aluminium alloy. We evaluated their surface wettability, nucleation temperature, and icing onset delay whilst also tracking the icing process and evaluating the corrosion resistance before comparing them with a reference untreated surface and a solely hydrophobized surface. Laser-textured surfaces that showed the most favorable superhydrophobic properties were surfaces with both deep and shallow channels, with the spacing between consecutive laser passes of 25 µm and 50 µm. We achieved the lowest nucleation temperature of -23,2 °C on a surface with shallow channels with 25µm line spacing. We measured the icing delay at surface temperatures between -20°C and -12,5 °C and confirmed our hypothesis that the icing delay becomes shorter with decreasing surface temperature. On the developed surfaces, we conducted electrochemical tests to evaluate the corrosion resistance of the surfaces. The surface with shallow channels and a 25µm line spacing showed the best corrosion resistance. Compared to the reference surface, we notably improved the anti-icing properties with the hydrophobized laser-textured surfaces.

• Ključne besede: laser-textured surfaces, icing of droplets, superhydrophobic surfaces, surface wetting, nucleation, icing delay, corrosion resistance.