[논문]소수성 처리된 나노다공성 알루미늄 양극산화피막의 제빙

신예지; 김진휘; 신동민; 문형석; 이정훈

doi:10.5695/jkise.2021.54.5.222

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소수성 처리된 나노다공성 알루미늄 양극산화피막의 제빙
De-icing of the hydrophobic treated nanoporous anodic aluminum oxide layer 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.54 no.5, 2021년, pp.222 - 229

신예지 (부경대학교 금속공학과) , 김진휘 (부경대학교 금속공학과) , 신동민 (부경대학교 금속공학과) , 문형석 (한국생산기술연구원) , 이정훈 (부경대학교 금속공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Icing causes various serious problems, where water vapor or water droplets adhere at cold conditions. Therefore, understanding of ice adhesion on solid surface and technology to reduce de-icing force are essential for surface finishing of metallic materials used in extreme environments and aircrafts. In this study, we controlled wettability of aluminum alloy using anodic oxidation, hydrophobic coating and lubricant-impregnation. In addition, surface porosity of anodized oxide layer was controlled to realize superhydrophilicity and superhydrophobicity. Then, de-icing force on these surfaces with a wide range of wettability and mobility of water was measured. The results show that the enhanced wettability of hydrophilic surface causes strong adhesion of ice. The hydrophobic coating on the nanoporous anodic oxide layer reduces the adhesion of ice, but the volume expansion of water during the freezing diminishes the effect. The lubricant-impregnated surface shows an extremely low adhesion of ice, since the lubricant inhibits the direct contact between ice and solid surface.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Surface SEM images of (a) electropolished aluminum substrate, (b) as anodized aluminum and anodized aluminum with pore-widening in phosphoric acid for (c) 40min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min, (h) 240 min.
그림 Fig. 2. Schematics of sample preparation: (a) pretreatment, anodizing and pore-widening, (b) Teflon coating, (c) self-assembled monolayer coating of FDTS, (d) silicone oil-impregnation and (e) self-assembled monolayer coating of PDMS.
표 Table. 1. Summarized pore diameter and porosity of nanoporous anodic aluminum oxide with pore-widening
그림 Fig. 4. Static contact angle of water droplet on Teflon-coated hydrophobic (a) electropolished aluminum, (b) as anodized surface and with pore-widening for (c) 40 min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min and (h) 240 min.
그림 Fig. 4. Static contact angle of water droplet on Teflon-coated hydrophobic (a) electropolished aluminum, (b) as anodizedsurface and with pore-widening for (c) 40 min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min and (h) 240 min.
그림 Fig. 5. Static contact angle of water droplet on self-assembled monolayer of FDTS-coated hydrophobic (a) electropolished aluminum, (b) as anodized surface and with pore-widening for (c) 40 min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min and (h) 240 min.
그림 Fig. 6. Static contact angle of water droplet on PDMS brush-coated hydrophobic (a) electropolished aluminum, (b) as anodized surface and with pore-widening for (c) 40 min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min and (h) 240 min.
그림 Fig. 7. Static contact angle of water droplet on silicone oil-impregnated (a) electropolished aluminum, (b) as anodized surface and with pore-widening for (c) 40 min, (d) 80 min, (e) 120 min, (f) 160 min, (g) 200 min and (h) 240 min.
그림 Fig. 8. Measurement setup for de-icing force.
그림 Fig. 9. De-Icing force on (a) hydrophilic, (b) Teflon-coated, (c) FDTS-coated, (d) PDMS-coated and (e) silicone oil-impregnated anodized surface with various pore-widening (P.W) durations. E.P indicates the electropolished aluminum surface.

참고문헌 (15)

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강민주, 이종훈, 차수진, 신예지, 김동현, 김경자, 이정훈, 한국표면공학회지, 54 (2021) 90-95.

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