Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73601
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorWiradej Thongsuwan-
dc.contributor.advisorOrawan Wiranwetchayan-
dc.contributor.advisorNatda Wetchakun-
dc.contributor.authorNidchamon Jumrusen_US
dc.date.accessioned2022-07-10T02:52:18Z-
dc.date.available2022-07-10T02:52:18Z-
dc.date.issued2021-06-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73601-
dc.description.abstractSuperhydrophobic surfaces have attracted attention of many materials researchers due to the ability of self-cleaning property. The fabrication of artificial superhydrophobic surface is always combined with high surface roughness and low surface energy. The first and second sections focus on the effects of annealing and chemical etching on the physical and mechanical properties of glass and acrylic substrates. First, the glass surface was modified by hydrofluoric acid (HF) etching with concentrations of 2-8 % v/v for 1 min. Moreover, the glasses were annealed from 100-500 °C for 1 h. The hardness of annealed glass increases while the WCA decrease with increasing of annealing temperature. After that, the annealed glasses were etched by 6% v/v of HF. The glass was annealed at 100 °C and then etched by 6% v/v of HF. This condition was chosen for preparing for superhydrophobic surface in the next section. The residual stress and surface roughness are the results from annealing temperature and chemical etching, respectively. In the second section, the acrylics were modified using annealing temperature at 50, 75 and 100 °C for 1 h. To evaluate the effect of chemical etching on the morphology of acrylic substrates, two different solvents, i.e. tetrahydrofuran (THF) and chloroform, with concentration of 99.8 % v/v were used to etch for 1 min. Then, the annealed acrylics were etched by THF because chloroform has highly hazardous acid and low transparency after etching. This result exhibits that the hardness of acrylic increases with the increase of annealing temperature. Furthermore, the etching has direct affected to the wettability of acrylics due to the increasing of surface roughness. In the third section, annealing and etching techniques were used to increase the surface roughness and hydrophilicity of glass. The glass surfaces were modified by low- temperature annealing at 100 °C for I h and HF etching with a concentration of 6% v/v for 1 min. The modified glass surfaces were made superhydrophobic, evidenced by wettability of the surfaces, after being immersed into methyltrichlorosilane (MTCS) with a concentration of 2.5 % v/v in toluene. The combination of high surface roughness and low surface energy lead to superhydrophobic surface. Increasing surface roughness lead to an increase in the presence of hydroxyl group on the glass surface, which directly affected the wettability. Moreover, surface roughness at different scales affects the superhydrophobicity following the Wenzel and Cassie-Baxter models. Annealing and etching not only played an important role in the modification of the glass surfaces, but also in the formation of polysiloxane spheres and siloxane nanofilaments on the surfaces. Wettability of the annealed and etched glass abruptly reached a superhydrophobic level after being immersed with MTCS with a water contact angle of 154° and a sliding angle of 3°, according to Cassie-Baxter model. In the last section, transparent and water resistance of superhydrophobic acrylic surface was successfully fabricated via tetrahydrofuran/isopropyl alcohol (THF/IPA) etching assisted SiO2 nanoparticles. The coating solution was synthesize by MTCS modified SiO2 nanoparticles in different concentrations of THF/IPA. Whereas acrylic substrates were immersed into the solutions for 1 min, the THF/IPA solutions were used to improve roughness on the acrylic surface. From the results, superhydrophobic surfaces were created on acrylic substrates with high water contact angle (>155°) and low sliding angle (<5°). The average transmittance of the 50/50 (THF/IPA) sample was above 88%. Moreover, it was found to exhibit water resistance over 18000 drops which is necessary for transparent self-cleaning applications.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleModification of glass and acrylics surfaces by annealing and chemical etching for superhydrophobic coating applicationsen_US
dc.title.alternativeการดัดแปรพื้นผิวแก้วและอะคริลิกโดยการอบอ่อนและการกัดทางเคมีเพื่อประยุกต์ใช้เป็นผิวเคลือบไม่ชอบน้ำยิ่งยวดen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshGlazes-
thailis.controlvocab.lcshAcrylic resins-
thailis.controlvocab.lcshChemicals-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractพื้นผิวไม่ชอบน้ำยิ่งยวดได้รับความสนใจจากนักวิจัยด้านวัสดุจำนวนมาก เนื่องจากคุณสมบัติในการทำ ความสะอาดตัวเองได้ การสร้างพื้นผิวไม่ชอบน้ำยิ่งขวดเทียมต้องมีทั้งความขรุขระของพื้นผิวสูงและ พลังงานพื้นผิวต่ำ ส่วนแรกและส่วนที่สองของงานวิจัยมุ่งเน้นไปที่ผลของอุณหภูมิอบอ่อนและการกัด ทางเคมี ที่มีต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของพื้นผิวแก้วและอะคริลิก ในส่วนแรกพื้นผิวแก้ว ถูกดัดแปรโดยการกัดด้วยกรดไฮไดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นตั้งแต่ร้อยละ 2 ถึง 8 โดยปริมาตรต่อ ปริมาตร เป็นเวลา 1 นาที นอกจากนี้แก้วถูกอบอ่อนที่อุณหภูมิ 100 ถึง 500 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ความแข็งของแก้วที่ผ่านการอบอ่อนจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่มุมสัมผัสหยดน้ำลดลงเมื่ออุณหภูมิ ในการอบอ่อนเพิ่มขึ้น หลังจากนั้นแก้วที่ผ่านการอบอ่อนจะถูกกัดโดยกรดไฮโครฟลูออริกที่มีความ เข้มข้บร้อยละ 6 โดยปริมาตรต่อปริมาตร แก้วที่ผ่านการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส และถูก กัดโดยกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นร้อยละ 6 โดยปริมาตรต่อปริมาตร เงื่อนไขนี้ถูกเลือก สำหรับการเตรียมพื้นผิวไม่ชอบน้ำยิ่งยวดในส่วนถัดไป ความเค้นตกค้างและความขรุขระของพื้นผิว เป็นผลมาจากอุณหภูมิอบอ่อนและการกัดทางเคมี ตามลำดับ ในงานวิจัยส่วนที่สอง อะคริลิกถูกดัดแปรโดยการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 50 75 และ 100 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 1 ชั่โมง ในการประเมินผลของการกัดทางเคมีที่มีต่อสัณฐานวิทยาของพื้นผิวอะคริลิก จึงใช้ตัวทำละลาย 2 ชนิดที่ต่างกันได้แก่ เตตระไฮโครฟิวแรน และคลอโรฟอร์มที่มีความเข้มข้นร้อยละ99.8% โดยปริมาตรต่อปริมาตร มาใช้ในการกัดเป็นเวลา 1 นาที จากนั้นอะริลิกที่ผ่านการอบอ่อนจะถูกกัดด้วยเตตระไฮโดรฟิวแรน เนื่องจากคลอโรฟอร์มเป็นกรดที่อันตรายสูงและ ทำให้ความโปร่งใสน้อยลงหลังจากการกัด ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าความแข็งของอะคริลิกจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการอบอ่อน นอกจากนี้การกัดยังส่งผล โดยรงต่อความสามารถในการเปียกของอะคริลิกเนื่องจากความขรุขระของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น ในงานวิจัยส่วนที่สาม เทคนิคการอบอ่อนและการกัดถูกใช้เพื่อเพิ่มความขรุขระของพื้นผิวและ ความชอบน้ำของแก้ว พื้นผิวแก้วถูกดัดแปรโดยการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเชียส และถูกกัด โดยกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นร้อยละ 6 โดยปริมาตรต่อปริมาตร เป็นเวลา 1 นาที พื้นผิว แก้วที่ถูกดัดแปรถูกสร้างเป็นพื้นผิวไม่ชอบน้ำยิ่งยวด แสดงให้เห็นจากความสามารถในการเปียกของ พื้นผิวหลังจากจุ่มลงในเมทิลไตรคลอไรไซเลนที่มีความเข้มข้นร้อยละ 2.5 โดยปริมาตรต่อปริมาตร ในโทลูอีน การรวมกันของความขรุขระของพื้นผิวสูงและพลังงานผิวต่ำที่นำไปสู่พื้นผิวไม่ชอบน้ำ ยิ่งยวด การเพิ่มความขรุขระของพื้นผิวทำให้มีหมู่ไฮดรอกชิลเพิ่มขึ้นบนพื้นผิวแก้ว ซึ่งส่งผลโดยดรง ต่อความสามารถในการเปียก ยิ่งไปกว่านั้นความขรุขระของพื้นผิวในระดับที่แตกต่างกันมีผลต่อความ ไม่ชอบน้ำยิ่งยวดตามแบบจำลองของ Wenzel และ Cassic-Baxter การอบอ่อนและการกัดไม่เพียงแต่มี บทบาทสำคัญในการดัดแปรพื้นผิวกระจกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการก่อตัวของโพลีไซด็อกเซนทรงกลม และไซล็อกเซนเส้นใยนาโนบนพื้นผิวด้วย ความสามารถในการเปียกของแก้วที่ผ่านการอบอ่อนและ การกัดอยู่ในระดับไม่ชอบน้ำยิ่งยวด หลังจากเคลือบด้วยเมทิลไตรคลอโรไซเลน โดยมีมุมสัมผัสของ หยดน้ำ 154 องศา และมุมไหลของหขดน้ำ 3 องศาตามแบบจำลอง Cassie-Baxter ในงานวิจัยส่วนสุดท้าย ความโปร่งใสและความสามารถกันน้ำของพื้นผิวอะคริลิกไม่ชอบน้ำยิ่งขวดถูกสร้างโดยใช้การกัดด้วยเตตระไฮโดรฟิวแรนต่อไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ และอนุภาคนาโนของซิลิกา สารละลายที่ใช้เคลือบถูกสังเคราะห์ โดยอนุภาคนาโนชิลิกาถูกดัดแปรด้วยเมทิลไตรคลอไรไซเลน ในความเข้มข้นที่แตกต่างกันของเตตระไฮโดรฟิวแรนต่อไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ ในขณะที่จุ่ม อะคริลิกลงในสารละลายเป็นเวลา 1 นาที เตตระไฮโครฟิวแรนต่อไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ใน สารละลายทำหน้าที่ปรับปรุงความขรุขระบนพื้นผิวอะคริลิกด้วย จากผลการทดลอง พื้นผิวไม่ชอบน้ำ ยิ่งขวดถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวอะคริลึกที่โดยมีมุมสัมผัสของหยดน้ำสูง (> 155°) และมุมไหลของหยด น้ำต่ำ (<5°) ค่าการส่องผ่านของแสงเฉลี่ยของตัวอย่าง 50 ต่อ 50 สูงกว่าร้อยละ 88 นอกจากนี้ยังพบว่า สามารถกันน้ำได้มากกว่า 18000 หยด ซึ่งจำเป็นสำหรับการประยุกต์ใช้งานเป็นพื้นผิวทำความสะอาด ตัวเองแบบโปร่งใสen_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
610555918 นิชมล จำรัส.pdf11.19 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.