Development of nano-structured icephobic surfaces based on plasma polymerization /

Abstract

L'accumulation de glace sur les surfaces exposees conduit a des difficultes operationnelles et des efforts? de maintenance eleves pour les lignes de transport d'electricite, les antennes, les avions, les bateaux et les vehicules de transport terrestre. Dans ce travail, le depot de Hexamethyldisiloxane polymerise par plasma a basse pression (HMDSO-PP) a ete realise pour creer des revetements avec des proprietes superhydrophobes/glaciophobes sur la surface de l'aluminium. Avant de realiser le revetement a faible energie de surface, les surfaces d'aluminium ont ete anodisees ou immergees dans de l'eau bouillante pour produire des surfaces micro/nano structurees. Les parametres du plasma ont ete optimises pour trouver les conditions optimales afin d'obtenir un angle de contact eleve et une faible hysteresis de l'angle de contact. Pour ce faire, la methode Taguchi-Grey, a ete utilisee comme l'une des techniques de conception experimentale (DOE). La stabilite des revetements a egalement ete etudiee dans des conditions de vieillissement accelere tels que la degradation par UV, l'immersion dans de l'eau distillee, et les solutions avec differents pH, et l'effet de plusieurs cycles de glacage/de- glacage. Les resultats obtenus ont montres que les revetements PP-HMDSO ont de bonnes stabilites apres l'exposition aux rayons UV et apres l'immersion dans de l'eau distillee. Toutefois, la propriete de glaciophobe du revetement PP-HMDSO depose sur l'aluminium anodise a ete diminuee apres quinze cycles de glacage/de- glacage. L'etude de l'effet du temps de depot de PP-HMDSO ont montre que l'augmentation du temps de depot conduit a une diminution de la force d'adherence de la glace sur un revetement de PP-HMDSO depose sur l'aluminium anodise alors qu'il n'a pas d'effet significatif sur le revetement PP-HMDSO depose sur la surface d'aluminium traitee dans l'eau bouillant. Ainsi, le revetement PP-HMDSO superhydrophobe a egalement fourni une protection contre la corrosion au substrat d'aluminium. - Accumulated ice on exposed surfaces leads to operational difficulties and extensive maintenance for power transmission lines, antennas, aircraft, ships, and ground transportation vehicles. In the present study, the low pressure plasma polymerized Hexamethyldisiloxane (PP-HMDSO) film is deposited on aluminum surfaces to create a superhydrophobic coating with icephobic properties. Prior to the deposition of this low surface energy coating, aluminum surfaces were anodized or immersed in boiling water to make micro/nano structured surfaces. Plasma parameters were optimized in order to find the best optimum conditions for having high static contact angle and low contact angle hysteresis. Hence, the Grey-based Taguchi method was used as one of the Design of Experiment (DOE) techniques. The stability of coatings was studied under accelerated aging conditions such as UV degradation, immersion in distilled water and different pH solutions, and several icing/deicing cycles. It was observed that the PP-HMDSO coatings are quite stable against UV exposure and immersion in distilled water. However, the icephobicity of the PP-HMDSO coating deposited on the anodized aluminum decreased after fifteen icing/de-icing cycles. The stability of the developed coating was improved against several icing/de-icing cycles by increasing the deposition time of plasma polymerized coating from 15 to 25 minutes. The results showed that increasing the deposition time of plasma polymerization leads to decrease of the ice adhesion strength of coatings on anodized aluminum while it has no significant effect on the PP-HMDSO coating deposited on a water-treated aluminum surface. Finally, the superhydrophobic PP-HMDSO coating also provides anti-corrosion protection for the aluminum substrate.