Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand
بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Torkian
مهدی ترکیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Effect of Laser Ablation of Pure Aluminum Surface on its Features Wettability with Water and Oil
urface engineering is the change in material properties on surfaces. One of the applications of this science is construction of super hydrophobic surfaces. when the drop falls on the surface of the water , it becomes spherical and easily applied to the surface. it has been iired from nature. Super Hydrophobic Surfaces (SHS) were first time discovered by exploring the microstructure of lotus leaf , which is contrary to its smooth appearance at micro and nano scale. in this research , laser Ablation was used to achieve this structure. The generation of periodic surface structures in micro and nano scale using ultra - short pulsed lasers is a new technique that has recently been used to improve different surface properties such as wettability (superhydrophobic and super hydrophilic surfaces), lubrication and optical properties change (optical absorption and optical reflection control) and other physical and chemical properties. in contrast to nanolitogeraphi methods , in this method, the surface structure of interest is created by Laser Ablation on the surface and there is no need to use mask, deposition, and secondary processing processes . when a short pulsed laser is used for laser Ablation , the energy in the shortest possible time and before transmission to bulk material will lead to Ablate. Ultra - short pulsed lasers can be used without any thermal effect on adjacent bulk materials to process surface materials. wettability is related to contact angle and is divided into two categories: hydrophilic and hydrophobic Two important parameters in wettability, roughness and surface energy. surface roughness in micrometer dimension makes air trapping between them and low surface energy makes repulsion force against droplets. in order to achieve the minimum of surface energy in the pure aluminum and remove chemical solutions , the thermal process with low temperature (200 C) and low time (6 hr) was used . in order to obtain surface water repellency ,the 157 degree of contact angle and 6 degree hysteresis contact angle and oleophobic of contact angle 148 degree were determined. in this method, reducing the time of arrival from super hydrophobic surfaces after heat processing is clearly perceptible ,so that the time of reaching this feature in air atmosphere has decreased from 480 hours to 6 hours in oven . adsorption of organic compounds in air atmosphere on aluminum surfaces makes to decrease surface tension of aluminum . since production of these surfaces requires a long time. The present method can be a potential for reducing the production time of these SHS.
زمانی­که قطره بر روی یک سطح فوق آب­گریز قرار می­گیرد، به حالت کروی درآمده و به‌راحتی روی سطح می­لغزد. این خاصیت موجب حذف آلودگی­های سطح بدون رخ دادن هیچ­گونه واکنش شیمیایی بین آلودگی و مواد موجود در سطح می­شود. سطوح فوق آب­گریز اولین بار با کشف ریزساختار برگ نیلوفر آبی، که برخلاف ظاهر صافش در مقیاس نانو و میکرو زبر است، مورد توجه قرار گرفتند. دو پارامتر مهم و اساسی در ترشوندگی سطوح، زبری و انرژی سطحی آنهاست. زبری سطوح در ابعاد میکرو و نانومتری باعث به تله افتادن هوا شده و انرژی سطحی کم باعث ایجاد نیروی دافعه در مقابل قطرات می­شود. روش­های مختلفی برای ایجاد سطوح آب­گریز و فوق آب­گریز پیشنهاد شده است. در روش­های مبتنی بر زبری، ایجاد ساختار سلسله مراتبی بروی سطح و در روش­های مبتنی بر انرژی سطحی، عموما پوشش سطح با عناصر فلوئوردار مورد توجه قرار می­گیرد. در این پژوهش برای رسیدن به سطح آلومینیوم خالص آب­گریز با ساختاری با زبری­هایی در مقیاس نانو و میکرو از سایش لیزری (کندوسوز) استفاده شد. در این روش، زمانی­که از پالس­های لیزر فوق­کوتاه برای سایش لیزری استفاده می­شود، انرژی در کوتاه­ترین زمان ممکن و قبل از انتقال به ماده بالک منجر به وقوع کندوپاش (سایش لیزر) خواهد شد. در نتیجه لیزرهای فوق کوتاه پالسی می­توانند بدون تأثیر حرارتی بر عمق ماده، برای پردازش سطح آن استفاده شوند. نتایج نشان داد که با افزایش فرکانس لیزر، زبری در سطح افزایش می­یابد که باعث افزایش زاویه تماس قطره آب با سطح فلز شد. همچنین افزایش طول­گام لیزر باعث بیشتر شدن فاصله بین میکرو ساختار روی سطح گردید که از تعداد میکرو ساختار در واحد سطح می­کاهد و همین امر موجب کاهش در زاویه تماس شد. علاوه بر این، مشاهده شد که پس از عملیات سایش لیزری تمام سطوح خاصیت فوق آب­دوستی به­دست آوردند. برای رسیدن به خصوصیات آب‌گریزی از طریق کاهش انرژی سطحی فلز آلومینیوم، از فرآیند حرارتی با درجه حرارت پایین 200 درجه سانتی­گراد و مدت زمان 6 ساعت استفاده شد. این عملیات منجر به‌دستیابی به سطوحی با خاصیت فوق آب‌گریزی با زاویه تماس 157 درجه و زاویه تماس هیسترزیس 6 درجه و خاصیت روغن­گریزی با زاویه تماس 148 درجه، شد. در این روش کاهش زمان رسیدن از سطوح فوق آب­دوست پس از فرآیند لیزر به سطوح فوق آب­گریز پس از فرآیند حرارتی به وضوح محسوس است به‌طوری­که مدت زمان رسیدن به ویژگی فوق آب‌گریزی در اتمسفر هوا از 480 ساعت به 6 ساعت درون آون، کاهش یافت. جذب ترکیبات آلی و مواد اورگانیسم موجود در اتمسفر هوا بر روی سطوح فلز آلومینیوم دلیلی بر کاهش کشش سطحی آلومینیوم تشخیص داده شد. از آنجایی­که تولید این سطوح به ­روش­های معمول نیاز به مدت زمان طولانی دارد، روش حاضر دارای پتانسیل بالقوه­ای برای کاهش زمان تولید این سطوح می­باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی