Estudo de gelofobicidade de superfícies de nanotubos de carbono

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Filipe Menezes Rosa
• Orientador(a): Evaldo José Corat
• Banca de defesa: João Paulo Barros Machado, Romário Araujo Pinheiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: This present work aims to analyze the behavior surfaces of Vertically Aligned Carbon Nanotubes when subjected to water freezing conditions. In order to characterize such surfaces with as to their behavior in the formation of ice and relate their hydrophobic and ice-phobic properties. The Wettability tests included analyzing the angle contact surfaces, the behavior of hysteresis and the impact of the droplets on the surface, where all tests were performed in different temperatures. The ice-phobic tests, on the other hand, aimed to measure the necessary time to freeze a droplet on the cold surface, freeze of condensed atmospheric steam and freeze on dynamic impact situations of droplets. Thus, the super hydrophobicity of the nanotubes was observed at room temperature with contact angle of 169˚ and the hydrophobicity reduction was due to reduction of the surface temperature. The Nanotubes surface lost super hydrophobicity characteristic at 15° C having contact angles near to 115° at a temperature of 2° C. In the freezing time test, the best result showed the need of 1036 seconds to freeze a drop on the surface of nanotubes at -10° C, a time approximately 3.4 times longer than the time necessary for freezing under the same conditions on a tested hydrophobic surface, and ~ 6.4 times higher in a hydrophilic tested surface . All tests, however, showed fragilities on nanotubes hydrophobicity and ice-phobic under condensation events.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/07.28.17.14

Este trabalho estudou o comportamento de superfícies de Nanotubos de Carbono Verticalmente Alinhados quando submetidas às condições de congelamento de água, visando caracterizar tais superfícies quanto ao seu comportamento na formação de gelo e relacionar suas propriedades hidrofóbicas e gelofóbicas. Os testes de molhabilidade compreenderam em analisar o ângulo de contato da superfície, o comportamento da histerese e o choque de uma gota sobre a superfície, todos realizados em diferentes temperaturas. Já os testes de gelofobicidade buscavam avaliar o tempo necessário para o congelamento de uma gota sobre a superfície resfriada, o congelamento a partir da condensação de vapor atmosférico e o congelamento em situações dinâmicas de choque de gotas contra a superfície. Observou-se, assim, a super hidrofobicidade dos nanotubos à temperatura ambiente, sendo medidos ângulos de contato de até 169°, e a redução da hidrofobicidade com a redução da temperatura da superfície, perdendo a característica de super hidrofobicidade aos 15 °C e chegando a ângulos de 115° com a superfície a 2 °C. Nos testes de tempo de congelamento os melhores resultados mostraram a necessidade de 1036 segundos para congelar uma gota sobre a superfície de nanotubos a -10 °C, tempo esse aproximadamente 3,4 vezes superior ao necessário para o congelamento em mesmas condições sobre uma superfície hidrofóbica testada e aproximadamente 6,4 vezes superior em uma superfície hidrofílica testada. Todos os testes, entretanto, mostraram o comprometimento da hidrofobicidade e gelofobicidade da superfície com a ocorrência de condensação na floresta de nanotubos.