Statistical influence of NH4OH, number of layers and droplet volume in the development of ultra-hydrophobic coatings based on SiO2 nanoparticles
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Universidad Autónoma de Baja California
Resumen
Descripción
Ultra-hydrophobic coatings are of interest in automotive, aeronautical and construction applications and in general in any area or surface where the use of highly water-repellent surfaces, with self-cleaning, anti-icing, and anti-corrosion properties is favorable. In recent years, various researchers have proposed different physical and chemical methods to obtain high-hydrophobic condition. In this article, the manufacture of a colloid based on SiO2 nanoparticles is described to manufacture hydrophobic coatings with contact angles greater than 140º. With the help of a design of experiments and the manufacture of a colloid based on SiO2 by the colloidal method, three factors were analyzed with their corresponding levels and their influence to maximize the contact angle. The fabricated colloid was sprayed and layered onto glass. In all the materials where the coating was applied, static contact angles (SCA) between 120º and 160º were obtained. Results by UV-Vis’s spectroscopy indicate that the transparency is greater than 68% and that this depends directly on the layers applied by spraying and on the quality of the film formed. The FT-IR spectra support the formation of SiO2 nanoparticles, the presence of -OH groups in the different stages of the colloid manufacturing process, and C-F bonds. The composition and morphology were analyzed by field emission scanning electron microscopy (FESEM). FESEM micrographs were analyzed for the ultra-hydrophobic solutions and showed agglomeration of nanoparticles. As work in the future, it is proposed to analyze the wear resistance of coatings, their durability, and sliding angle, improving their hydrophobic properties.
Los recubrimientos ultra-hidrofóbicos son de interés en aplicaciones de automoción, aeronáutica y construcción y en general en cualquier zona o superficie donde sea favorable el uso de superficies altamente hidrofugantes, con propiedades autolimpiantes, antihielo y anticorrosión. En los últimos años, varios investigadores han propuesto diferentes métodos físicos y químicos para obtener una condición altamente hidrofóbica. En este artículo se describe la fabricación de un coloide a base de nanopartículas de SiO2 para fabricar recubrimientos hidrofóbicos con ángulos de contacto superiores a 140º. Con la ayuda de un diseño de experimentos y la fabricación de un coloide a base de SiO2 por el método coloidal, se analizaron tres factores con sus correspondientes niveles y su influencia para maximizar el ángulo de contacto. El coloide fabricado se pulverizó y se colocó en capas sobre el vidrio. En todos los materiales donde se aplicó el recubrimiento se obtuvieron ángulos de contacto estático (SCA) entre 120º y 160º. Los resultados por espectroscopía UV-Vis indican que la transparencia es superior al 68% y que esto depende directamente de las capas aplicadas por proyección y de la calidad de la película formada. Los espectros FT-IR respaldan la formación de nanopartículas de SiO2, la presencia de grupos -OH en las diferentes etapas del proceso de fabricación de coloides y enlaces C-F. La composición y morfología se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM). Las micrografías FESEM se analizaron en busca de soluciones ultra hidrofóbicas y mostraron aglomeración de nanopartículas. Como trabajo a futuro se propone analizar la resistencia al desgaste de los recubrimientos, su durabilidad y ángulo de deslizamiento, mejorando sus propiedades hidrofóbicas.
Los recubrimientos ultra-hidrofóbicos son de interés en aplicaciones de automoción, aeronáutica y construcción y en general en cualquier zona o superficie donde sea favorable el uso de superficies altamente hidrofugantes, con propiedades autolimpiantes, antihielo y anticorrosión. En los últimos años, varios investigadores han propuesto diferentes métodos físicos y químicos para obtener una condición altamente hidrofóbica. En este artículo se describe la fabricación de un coloide a base de nanopartículas de SiO2 para fabricar recubrimientos hidrofóbicos con ángulos de contacto superiores a 140º. Con la ayuda de un diseño de experimentos y la fabricación de un coloide a base de SiO2 por el método coloidal, se analizaron tres factores con sus correspondientes niveles y su influencia para maximizar el ángulo de contacto. El coloide fabricado se pulverizó y se colocó en capas sobre el vidrio. En todos los materiales donde se aplicó el recubrimiento se obtuvieron ángulos de contacto estático (SCA) entre 120º y 160º. Los resultados por espectroscopía UV-Vis indican que la transparencia es superior al 68% y que esto depende directamente de las capas aplicadas por proyección y de la calidad de la película formada. Los espectros FT-IR respaldan la formación de nanopartículas de SiO2, la presencia de grupos -OH en las diferentes etapas del proceso de fabricación de coloides y enlaces C-F. La composición y morfología se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM). Las micrografías FESEM se analizaron en busca de soluciones ultra hidrofóbicas y mostraron aglomeración de nanopartículas. Como trabajo a futuro se propone analizar la resistencia al desgaste de los recubrimientos, su durabilidad y ángulo de deslizamiento, mejorando sus propiedades hidrofóbicas.
Palabras clave
Ultra-hydrophobic coatings, Design of experiments, SiO2 nanoparticles, Sol-gel method, Transparency, Recubrimientos ultra-hidrofóbicos, Diseño de experimentos, Nanopartículas de SiO2, Método sol-gel, Transparencia