Проекты

Модификация алюминиевого сплава АД0 путём придания его поверхности супергидрофобных свойств

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1236
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Актуальность работы

Гидрофобность − способность того или иного материала избегать контакта с водой.

Чтобы поверхность считалась гидрофобной, угол её смачивания должен превышать 90°.

Супергидрофобной считается та поверхность, угол смачивания которой превышает 150°, и наблюдается скатывание жидкости.

Анодное оксидирование является наиболее простым методом текстурирования алюминия, в ходе которого в результате анодной поляризации в электролите образуется оксидная плёнка с пористой текстурой.

Большинство режимов анодирования алюминиевых сплавов направлено на создание плотного и толстого оксидного слоя, что повышает барьерные и механические свойства покрытия. В ряде случаев получают крайне развитую текстуру для последующего покрытия лакокрасочными материалами или полимерами.

Гипотеза

Анодное оксидирование и гидрофобизация поверхности должны привести к возникновению супергидрофобных свойств на поверхности алюминиевых сплавов. Разные режимы анодирования и гидрофобизаторы приведут к сильному различию смачивания поверхности алюминия.

Цель

Получить супергидрофобные покрытия на поверхности алюминиевого сплава АД0 методом анодного оксидирования, исследовать свойства полученных покрытий.

Задачи

1. Подобрать оптимальный режим анодирования алюминиевого сплава.

2. Гидрофобизировать полученные образцы.

3. Изучить смачивание полученных покрытий.

Описание

Задачей авторов было придать поверхности многомодальную шероховатую текстуру, которая, главным образом, смогла бы обеспечить нам после химической гидрофобизации термодинамически стабильный гетерогенный режим смачивания.

Для этого использовали в качестве электролита 20−25-процентный водный раствор ортофосфорной кислоты, при температуре 25°С анодирование проводили в режиме постоянного тока при плотности тока 6–10 мА/см2, напряжение выравнивалось по току, время экспозиции − 20 минут.

Результат

Были получены и исследованы супергидрофобные покрытия на поверхности алюминиевого сплава АД0. Наилучшими свойствами обладают образцы, гидрофобизированные фтороксисиланом.

Для режимов анодирования были определены времена насыщения и напряжения насыщения.

Оснащение и оборудование

Оборудование:

  • источник тока
  • ячейка для анодирования
  • муфельная печь
  • электроразрядный активатор хемосорбционных центров
  • зеркальная фотокамера
  • источник света
  • мерный цилиндр
  • химический стакан 250 мл
  • шприц 5 мл

Реактивы:

  • ортофосфорная кислота
  • вода дистиллированная
  • этанол
  • гидроксид натрия

Расходные материалы:

  • фильтровальная бумага
  • лист алюминиевого сплава АД0
  • вата

Перспективы использования результатов работы

Проведённая работа позволит в будущем оптимизировать процесс анодирования алюминиевого сплава АД0 для получения супергидрофобных образцов.

Сотрудничество с вузом при создании работы

Кафедра неорганической химии Института ТХТ РТУ МИРЭА.