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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de superfícies super-hidrofóbicas e oleofóbicas em liga de alumínio através da deposição de recobrimentos sol-gel
Authors: Andreia Rocha Canella Carneiro
First Advisor: Manuel Noel Paul Georges Houmard
First Co-advisor: Fábio Augusto de Souza Ferreira
Abstract: Nos últimos anos, o desenvolvimento de superfícies super-hidrofóbicas vem recebendo atenção cada vez maior da academia à indústria pelas potenciais aplicações que podem agregar à superfície de metais, vidros, cerâmicos e polímeros. Nesse trabalho, o objetivo foi desenvolver revestimentos super-hidrofóbicos em substratos da liga de alumínio ASTM 1200 H14. As superfícies foram tratadas a fim de se produzir uma estrutura rugosa apropriada seguida da deposição de revestimentos obtidos a partir de precursores com caráter hidrofóbico. Os substratos tiveram a rugosidade de suas superfícies modificadas por ataque químico em solução ácida oxidante composta por FeCl3, HCl e H2O2, conhecida como FHH, e receberam recobrimentos de ORMOSIL produzidos com os precursores 1H,1H,2H,2H-perfluorooctiltrietoxisilano (PFOTES) e hexadeciltrimetoxisilano (HDTMS). Todos os substratos de alumínio, antes e após ataque químico, foram limpos por ultrassom, em sequência com acetona e água deionizada, durante 5 minutos, e secos em fluxo de ar quente. Os materiais tiveram seus ângulos de contato com água e óleo medidos utilizando um tensiômetro e suas características morfológicas e químicas avaliada por meio de microscopia confocal, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia da região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). As superfícies resultantes se mostraram super-hidrofóbicas, com ângulo de contato médio com a água maior do que 150° e ângulo de deslizamento menor do que 5°. As superfícies rugosas recobertas com ORMOSIL de PFOTES apresentaram também propriedades oleofóbicas, com valores de ângulo médio de contato com óleo mineral em torno de 136°, sendo definidas como anfifóbicas. Foram realizadas também deposições utilizando diferentes composições de ORMOSIL obtidos pela mistura entre PFOTES e TEOS (tetraetilortosilicato) visando à redução dos custos, uma vez que o PFOTES é um composto relativamente caro, sem a perda das propriedades anfifóbicas. Os resultados revelaram que as misturas poderiam reduzir significativamente os custos do processo na preparação dessas superfícies.
Abstract: In recent years, the development of superhydrophobic surfaces has been receiving increasing attention from academia to industry for the potential applications that can add to the surface of metals, glass, ceramics and polymers. In this work, the objective was to develop superhydrophobic coatings on ASTM 1200 H14 aluminum alloy. The surfaces were treated in order to produce a suitable rough structure followed by the deposition of coatings obtained from hydrophobic precursors. The substrates had surface roughness modified by etching in an oxidizing acid solution composed of FeCl3, HCl and H2O2, known as FHH, and received ORMOSIL coatings produced with the precursors 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) and hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS). All aluminum substrates, before and after chemical etching, were ultrasonically cleaned in sequence with acetone and deionized water for 5 min, and dried in a stream of hot air. The materials had their contact angles with water and oil measured using a tensiometer and their morphological and chemical characteristics evaluated through confocal microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The resulting surfaces were superhydrophobic, with mean contact angles with water greater than 150° and slip angle less than 5°. The rough surfaces covered with ORMOSIL of PFOTES also presented oleophobic properties, with mean contact values with mineral oil around 136°, being defined as amphiphobic. Deposits were also made using different ORMOSIL compositions obtained by mixing PFOTES and TEOS (tetraethyl orthosilicate) in order to reduce costs, since PFOTES is a relatively expensive compound without loss of amphiphic properties. The results revealed that the blends could significantly reduce process costs in the preparation of these surfaces.
Subject: Aluminio
Engenharia quimica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AXVJMH
Issue Date: 15-Dec-2017
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