موفقیت پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران در ساخت سطح فلزی با خاصیت آبگریزی

پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران موفق به ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی از سطوح فلزی با خاصیت ابرآبگریزی شده‌اند که کاربرد اصلی آن‌ها در صنایعی نظیر تولید انرژی، انتقال حرارت، شیرین‌سازی یا نمک‌زدایی آب و ساخت پیل‌های سوختی است.

آبدوستی یا آبگریزی از جمله خصوصیات فیزیکی سطحی یک ماده هستند. مواد آبگریز به دلیل ناهمواری‌های سطحی میکرومتری و نانومتری خود، اجازه پخش شدن یا جذب شدن آب روی سطح را نمی‌دهند و از این رو موجب قطره‌ای شدن آب و سر خوردن آن می‌شوند. خاصیت فوق آبگریزی فلزات می‌تواند از خوردگی، آلودگی و یا رسوب‌گیری آنها جلوگیری کرده و بر عمر تجهیزات ساخته شده بیفزاید.

حمیدرضا طالش بهرامی، از محققان طرح هدف این طرح را دستیابی به خاصیت ابرآبگریزی پایدار بر روی فلز مس عنوان کرد و افزود: این طرح ضمن تعیین نقطه بهینه برای ایجاد خاصیت ابرآبگریزی بر روی فلز مس، مواردی نظیر کاهش هزینه، افزایش سرعت و کاهش قیمت را نیز در نظر گرفته است.

وی در ادامه در توضیح روش ایجاد این خاصیت گفت: بررسی سطوح طبیعی آبگریز نظیر برگ گیاه نیلوفر نشان می‌دهد که این سطوح از مواد چرب بخصوصی پوشانده شده است. علاوه بر این از زبری‌هایی در ابعاد میکرو و نانو نیز تشکیل شده‌اند. این دو عامل منجر به شکل‌گیری ابرآبگریزی (زاویه تماس سطح بالاتر از 150 درجه) بر روی این مواد می‌شوند. برای ایجاد سطوح مصنوعی ابرآبگریز ایجاد این دو عامل بر روی سطح ضروری است. در مطالعاتی که تا کنون صورت گرفته، برای ایجاد زبری از روش‌هایی همچون اچینگ، اکسیداسیون، رسوب‌دهی الکتریکی، لایه‌نشانی، ماشین‌کاری به روش ﺗﺨﻠﻴﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺑﺎ ﺳﻴﻢ و غیره استفاده شده است. ما در این تحقیق از روش اکسیداسیون برای ایجاد ساختار میکرو/نانو استفاده کردیم. سپس با یک ماده با انرژی سطحی پایین، انرژی سطحی فلز کاهش داده شده و سطوح ابرآبگریزی ایجاد شده است.

به گفته‌ طالش بهرامی، سطوح مسی کاربردهای بسیار گسترده‌ای در زمینه‌ انتقال و تبدیل انرژی حرارتی دارد. به خصوص اینکه سطوح ابرآبگریز منجر به ایجاد چگالش قطره‌ای بر روی سطح می‌شود که بازده آن نسبت به رژیم معمول چگالش (لایه‌ای) 10 برابر بیشتر است. لذا به کارگیری سطوح ابرآبگریز مس در ساخت مبدل‌های حرارتی  (همراه با چگالش)، ضمن کاهش قابل توجه ابعاد مبدل و نیز افزایش عمر مفید آن، صرفه اقتصادی قابل توجهی خواهد داشت.

وی یادآور شد: سطوح ابرآبگریز افزون بر صنایع تولید انرژی در ایجاد سطوح خود تمیزشونده، سطوح ضد یخ و سطوح ضد مه و موارد مشابه نیز کاربرد دارند.

نتایج این تحقیقات که جاصل همکاری حمیدرضا طالش بهرامی، دانشجوی دکترای دانشگاه علم و صنعت ایران، دکتر حمید صفاری عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و بهنام احمدی است، در مجله‌ Materials Letters منتشر شده است.

آدرس کانال تلگرام رسمی دانشگاه: https://telegram.me/IUST_Official