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Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Development of nano-structured icephobic surfaces based on plasma polymerization

Foroughi Mobarakeh Landan. (2014). Development of nano-structured icephobic surfaces based on plasma polymerization. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

L'accumulation de glace sur les surfaces exposées conduit à des difficultés opérationnelles et des efforts? de maintenance élevés pour les lignes de transport d'électricité, les antennes, les avions, les bateaux et les véhicules de transport terrestre.

Dans ce travail, le dépôt de Hexaméthyldisiloxane polymérisé par plasma à basse pression (HMDSO-PP) a été réalisé pour créer des revêtements avec des propriétés superhydrophobes/glaciophobes sur la surface de l'aluminium. Avant de réaliser le revêtement à faible énergie de surface, les surfaces d'aluminium ont été anodisées ou immergées dans de l'eau bouillante pour produire des surfaces micro/nano structurées.

Les paramètres du plasma ont été optimisés pour trouver les conditions optimales afin d'obtenir un angle de contact élevé et une faible hystérésis de l'angle de contact. Pour ce faire, la méthode Taguchi-Grey, a été utilisée comme l'une des techniques de conception expérimentale (DOE). La stabilité des revêtements a également été étudiée dans des conditions de vieillissement accéléré tels que la dégradation par UV, l'immersion dans de l'eau distillée, et les solutions avec différents pH, et l'effet de plusieurs cycles de glaçage/de- glaçage. Les résultats obtenus ont montrés que les revêtements PP-HMDSO ont de bonnes stabilités après l'exposition aux rayons UV et après l'immersion dans de l'eau distillée. Toutefois, la propriété de glaciophobe du revêtement PP-HMDSO déposé sur l'aluminium anodisé a été diminuée après quinze cycles de glaçage/de- glaçage.

L'étude de l'effet du temps de dépôt de PP-HMDSO ont montré que l'augmentation du temps de dépôt conduit à une diminution de la force d'adhérence de la glace sur un revêtement de PP-HMDSO déposé sur l'aluminium anodisé alors qu'il n'a pas d'effet significatif sur le revêtement PP-HMDSO déposé sur la surface d'aluminium traitée dans l'eau bouillant. Ainsi, le revêtement PP-HMDSO superhydrophobe a également fourni une protection contre la corrosion au substrat d'aluminium.

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Accumulated ice on exposed surfaces leads to operational difficulties and extensive maintenance for power transmission lines, antennas, aircraft, ships, and ground transportation vehicles.

In the present study, the low pressure plasma polymerized Hexamethyldisiloxane (PP-HMDSO) film is deposited on aluminum surfaces to create a superhydrophobic coating with icephobic properties. Prior to the deposition of this low surface energy coating, aluminum surfaces were anodized or immersed in boiling water to make micro/nano structured surfaces.

Plasma parameters were optimized in order to find the best optimum conditions for having high static contact angle and low contact angle hysteresis. Hence, the Grey-based Taguchi method was used as one of the Design of Experiment (DOE) techniques. The stability of coatings was studied under accelerated aging conditions such as UV degradation, immersion in distilled water and different pH solutions, and several icing/deicing cycles. It was observed that the PP-HMDSO coatings are quite stable against UV exposure and immersion in distilled water. However, the icephobicity of the PP-HMDSO coating deposited on the anodized aluminum decreased after fifteen icing/de-icing cycles.

The stability of the developed coating was improved against several icing/de-icing cycles by increasing the deposition time of plasma polymerized coating from 15 to 25 minutes. The results showed that increasing the deposition time of plasma polymerization leads to decrease of the ice adhesion strength of coatings on anodized aluminum while it has no significant effect on the PP-HMDSO coating deposited on a water-treated aluminum surface. Finally, the superhydrophobic PP-HMDSO coating also provides anti-corrosion protection for the aluminum substrate.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2014
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ingénierie
Nombre de pages:155
ISBN:9781412320276
Identifiant unique:10.1522/030620914
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Programmes d'études de cycles supérieurs en ingénierie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Farzaneh, Masoud
Jafari, Reza
Déposé le:25 sept. 2014 11:37
Dernière modification:25 sept. 2014 15:37
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