OMOČLJIVOST IN OPTIČNE LASTNOSTI LASERSKO OBDELANIH KOVINSKIH POVRŠIN

datum: 28.03.2020

kategorija: Sporočila za javnost

 

Doc. Dr. Peter Gregorčič je v ugledni reviji ACS Applied Materials & Interfaces (IF = 8.456) objavil komentar, v katerem je pojasnil, zakaj različne raziskovalne skupine opažajo nasprotujoče si prehode omočljivosti lasersko obdelanih kovinskih površin po nizkotemperaturnem žarjenju.

gregorcicslo

Lasersko teksturiranje kovinskih površin predstavlja obetavno, enostavno, skalabilno in kemijsko neoporečno metodo za nadzor površinske omočljivosti. Takoj po laserskem teksturiranju postanejo take površine superhidrofilne. Kapljica vode se ob stiku z njimi povsem razlije in po celotni površini tvori tanek vodni film. Izpostavljenost teh površin atmosferskemu zraku pa vodi do superhidrofobnih lastnosti, ki so podobne lastnostim lotosovih listov.

V zadnjih letih so različni avtorji predstavili rezultate, ki kažejo, da nizkotemperaturno žarjenje (pri temperaturah 100 ° C - 350 ° C) lasersko obdelanih površin pomembno vpliva na njihovo omočljivost. Vendar pa ti objavljeni rezultati vodijo v nasprotujoče si zaključke. Raziskave, ki so bile izvedene v okviru raziskovalnega ARRS projekta LaMiNaS (J2-1741), pojasnjujejo, da je nadzor kontaminacije ključnega pomena za doseganje konsistentnih sprememb površinske omočljivosti po nizkotemperaturnem žarjenju. Doseženi rezultati namreč razkrivajo, da nizkotemperaturno žarjenje v kontaminirani peči povzroča superhidrofobnost, medtem ko se hidrofobnost ob enaki pogojih žarjenja površine v nekontaminiranem okolju »ugasne,« površina pa povrne v začetno, superhidrofilno stanje. To je mogoče koristno izrabiti za reverzibilno preklapljanje med dvema ekstremnima stanjema omočljivosti, kar odpira nove možnosti za sodobne aplikacije, kot so samočistilne površine, prilagodljive optične leče, mikrofluidika in razvoj laboratorijev na čipu.

Objavljeni eksperimentalni rezultati tudi razkrivajo, da (običajno spregledana) kontaminacija lahko izvira tudi iz silikonskih elementov v peči. Analiza teh površin z masno spektroskopijo sekundarnih ionov (ToF-SIMS) je pokazala, pa se pri tem na površini tvori tanek (zgolj nekaj molekularnih slojev debel) hidrofoben film polidimetilsiloksana (PDMS), ki ga je mogoče zaznati tudi z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS) kot fotovrh pri vezavni energiji 101,8 eV. Segrevanje take površine pri 350 ° C povzroči oksidacijo PDMS filma in posledično povrne površino v začetno, superhidrofilno stanje.

Teoretični izračuni optične odbojnosti kovinske površine, ki je po laserski obdelavi prekrita s tanko oksidno plastjo, pojasnjujejo, da interferenčni pojavi zaradi odbojev svetlobe na mejah med zrakom in oksidom ter oksidom in kovino ključno vplivajo na površinske optične lastnosti. Predstavljeni teoretični izračuni tudi kažejo, da lahko nadzor debeline lasersko oksidiranega sloja in/ali debeline dodatnega tankega filma fluida (npr. vode) omogočijo razvoj naprednih aplikacij, ki uporabljajo spremenljive optične lastnosti kovinskih površin.

Izvirni znanstveni članek je prosto dostopen (po pogoji CC BY licence) na: https://doi.org/10.1021/acsami.9b23462

 

 

nazaj na seznam