Via de eenvoudige elektrochemische methode werden koperen nanodraden vervaardigd die fotothermische, warmtegeleidende en superhydrofobe eigenschappen combineren om zeer efficiënt ontdooien en ontdooien te bereiken. Krediet: door Siyan Yang, Qixun Li, Bingang Du, Yushan Ying, Yijun Zeng, Yuankai Jin, Xuezhi Qin, Shouwei Gao, Steven Wang, Zuankai Wang, Rongfu Wen en Xuehu Ma.
Wetenschappers van de Dalian University of Technology stellen een ontwerp voor van koperen nanodraadconstructies die de ontdooi- en ontdooi-efficiëntie voldoende kunnen verbeteren zonder conventionele energie-input. Concreet benadert de ontdooi-efficiëntie de 100%, een recordhoge waarde vergeleken met gerapporteerde onderzoeken.
Het onderzoek, gepubliceerd in Internationaal tijdschrift voor extreme productietoont een eenvoudige elektrochemische methode voor het vervaardigen van nanodraadassemblages met een gecontroleerd patroon, hiërarchie en grootte. Dit maakt de gelijktijdige presentatie van fotothermische, thermisch geleidende en superhydrofobe eigenschappen mogelijk, die anders onmogelijk zijn voor conventionele oppervlakken.
De fotothermische eigenschap zorgt voor een efficiënte absorptie van zonlicht, de thermische geleidende eigenschap zorgt voor een snelle laterale warmtegeleiding na absorptie van zonlicht, terwijl de superhydrofobe eigenschap het wegglijden of wegrollen van ijs / rijp bij het smelten van het oppervlak voortstuwt, waarbij het ontdooien hoger is dan voorheen. gemeld.
De opbouw van ijs en rijp vormt voortdurend aanzienlijke uitdagingen op verschillende terreinen, variërend van het cryogeen bevriezen van cellen op nanoschaal tot het vliegen van vliegtuigen op macroschaal.
“Traditionele oplossingen voor ontdooien/ontdooien zijn voornamelijk afhankelijk van mechanische, thermische en chemische benaderingen, maar die zijn allemaal energie-intensief, arbeidsintensief of milieuonvriendelijk. Bovendien vereisten sommige van deze actieve benaderingen direct contact met de materiaaloppervlak, wat risico’s met zich meebrengt voor delicate coatings. Om energiebesparend en milieuvriendelijk ontdooien/ontdooien te bereiken zonder de functionaliteit van het oppervlak in gevaar te brengen, zijn de meeste inspanningen verschoven naar passieve benaderingen via oppervlaktemodificaties, “zei Siyan Yang, de eerste auteur van het artikel. nu een postdoc aan de Hong Kong Polytechnic University.
De recente belangstelling heeft zich geconcentreerd op fotothermische oppervlakken met superhydrofobiciteit die kunnen worden verwarmd door zonlicht, een groene energiebron die overvloedig aanwezig is op aarde. De meeste oppervlakken hebben echter last van plaatselijke en ongelijkmatige verwarming vanwege de slechte thermische geleidbaarheid. Het verder assembleren van deze oppervlakte-eigenschappen met thermisch geleidende materialen, vooral metalen, biedt dus een groot potentieel voor ontdooien en ontdooien, dat nog grotendeels onontgonnen blijft.
“Om de bovenstaande problemen aan te pakken, ontwikkelen we een gemakkelijke fabricagebenadering om bestuurbare koperen nanodraadassemblages te produceren. We ontdekten dat de morfologie, hoogte en schaal van de assemblages goed kunnen worden afgestemd door de elektrochemische parameters aan te passen. Door middel van bevochtigbaarheid en fotothermische tests ontdekten we dat de meeste nanodraadassemblages kunnen worden behandeld [as] superhydrofoob, met een zonlichtabsorptiepercentage van meer dan 95%. Vanwege de hoge geleidbaarheid van kopermaterialen maken nanodraadconstructies, vooral het ontwerp met rechtopstaande nanodraden en een gemiddelde microgroefbreedte van 2-3 μm, superieure ontdooi- en ontdooiprestaties mogelijk”, zegt Qixun Li (Ph.D-student, nu bij Dalian University of Technology), de eerste co-auteur van het artikel.
Dit innovatieve ontwerp kan leiden tot een 2-3 keer kortere totale ontdooiduur dan andere drie nanogestructureerde oppervlakken, alleen met superhydrofobiciteit, fotothermisch effect of een combinatie daarvan. Op indrukwekkende wijze bereikt dit ontwerp de hoogste ontdooi-efficiëntie (~100%) vergeleken met eerdere werkzaamheden.
“In principe is het ontwerp van nanodraadassemblages, door de gemakkelijke fabricage, hoge beheersbaarheid en diversiteit in morfologie, veelbelovend in brede toepassingen voor ontdooien en ontdooien die de behoefte aan traditionele energie-input wegnemen. De duurzaamheid, schaalbaarheid en chemische De stabiliteit van de nanodraadassemblages is beperkt in praktische toepassingen waarbij complexe werkomstandigheden betrokken zijn. Het is noodzakelijk om meer algemene verwerkingsmethoden voor micro/nano-materiaal te ontwikkelen om de productie-efficiëntie, de materiaalschaal en de duurzaamheid van het oppervlak te verbeteren. Desondanks dient het ontwerpconcept van dit werk als kompas voor toekomstige onderzoeksinspanningen, vooral in koude gebieden waar sprake is van een stroomtekort”, aldus Xuehu Ma, hoogleraar chemische technologie aan de Dalian University of Technology en de corresponderende auteur van het onderzoek.
Meer informatie:
Siyan Yang et al., Fotothermische superhydrofobe koperen nanodraadassemblages: toepassingen voor fabricage en ontdooien/ontdooien, Internationaal tijdschrift voor extreme productie (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/acef78
Geleverd door International Journal of Extreme Manufacturing
