通过直接激光干扰模式对Ti64的功能化及其对可湿性及其对氧气泡核化的影响
Julian Heinrich1,2, Fabian Ränke3, Karin Schwarzenberger1,2
1Institute of Fluid Dynamics, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstr. 400, Dresden 01328, Germany.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|January 31, 2024
概括
优化表面湿透性可以在电解过程中增强氧气泡核形成. 定制的疏水表面显著提高了核化效率,改善了能量转换过程.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 表面科学是一门学科.
背景情况:
- 表面的气泡核形成对于电解效率至关重要.
- 在质子交换膜电解中形成氧气泡会导致过电势,降低效率.
- 表面功能化提供了一条优化气体分离和改进工业材料接口的途径.
研究的目的:
- 调查表面湿透性和氧气泡核形成之间的关系.
- 使用激光图案来定制合金 (Ti64) 基板的湿度.
- 分析表面结构如何影响氧核和气泡行为.
主要方法:
- 使用1064nm,12ps激光直接激光干扰模式,在Ti64.4上创建周期结构.
- 使用水接触角,扫描电子显微镜,共聚焦显微镜和X射线光子光谱学进行表面表征.
- 实验设置使功能化表面暴露在氧过的溶液中,用于核化研究.
主要成果:
- 生成的Ti64表面的水接触角度从20°到超水条件.
- 证明增加的表面疏水性增强了与溶解氧的相互作用.
- 观察到氧核化显著增加 (高达350%),核化点数增加约20倍,泡尺寸更小,疏水表面脱落率降低.
结论:
- 通过激光诱导的图案控制的表面湿度,直接影响氧气泡核化.
- 疏水表面促进显著增强的氧核和改变泡动态.
- 优化表面性能对于提高电解效率和推进电力转气技术至关重要.
