Modificação superficial do cobre e alumínio metálicos para superrepelência a líquidos

Abstract

O presente trabalho trata do desenvolvimento de superfícies superrepelentes a líquidos em substratos de cobre e alumínio. As superfícies foram tratadas a fim de se produzir uma nano/micro estrutura rugosa apropriada para a superrepelência e receberam recobrimentos de compostos de baixa energia livre de superfície. Os substratos de cobre tiveram sua superfície modificada por meio da deposição de prata em forma dendrítica em sua superfície por uma reação de oxi-redução espontânea ou por etching em solução de ácido clorídrico e sua energia livre de superfície modificada por recobrimentos de trimetoxipropilsilano, politetrafluoretileno ou 1H,1H,2H,2H-perfluorodeciltrietoxisilano, enquanto que os substratos de alumínio tiveram suas superfícies modificadas por etching em solução de acido clorídrico e receberam recobrimentos de 1H,1H,2H,2H-perfluorooctiltrietoxisilano ou 1H,1H,2H,2H-perfluorodeciltrietoxisilano. As superfícies obtidas tiveram seus ângulos de contato estático e dinâmico com água e outros líquidos de menor tensão superficial medidos e foram caracterizados por meio de MEV, MEV-EDS e XPS. As superfícies resultantes se mostraram superhidrofóbicas em todos os casos e superoleofóbicas em alguns dos casos. As amostras de cobre atingiram, nos melhores casos, valores de ângulo de contato com água de 169,8º e com hexadecano 152,6º enquanto que os valores mais altos para as amostras de alumínio foram 162,0o com água e 151,6º com hexadecano. Também se realizou um teste de regeneração em uma das superfícies após essa ter sido danificada mecanicamente, confirmando uma fácil e simples regeneração das áreas danificadas sem perdas nas propriedades superrepelentes.

The present work deals with the development of super-liquid-repellent surfaces on copper and aluminum substrates. The surfaces were treated in order to produce a nano/micro roughness structure suitable for superrepellency and were coated with low surface free energy compounds. The copper substrates were modified through the deposition of silver in a dendritic form on its surface by a spontaneous redox reaction or by chemical etching in hydrochloric acid solution and had their surface free energies modified by trimethoxypropilsilane, polytetrafluoroethylene or 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane coatings, while the aluminum substrates had their surfaces modified by chemical etching in hydrochloric acid solution, and received 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane or 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane coatings. The obtained surfaces had their static and dynamic contact angles with water and other low surface tension liquids measured and were characterized by SEM, SEM-EDS and XPS. The resulting surfaces were superhydrophobic in all cases and, in some cases, superoleophobic. Copper samples reached, in the best cases, values of contact angles with water and hexadecane of 169,8º and 152,6º while the highest values for of aluminum samples were 162,0o with water and 151,6º with hexadecane. It was also conducted a regeneration test on one of surfaces after it being mechanically damaged, resulting in an easy and simple regeneration of the damaged areas without any superrepellent properties lost.