通过制备超疏水Al2O3 /水性聚氨酯涂料来减小内部湍流流动的阻力

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:39
文章英文标题
Drag reduction in internal turbulent flow by fabricating superhydrophobic Al2O3/waterborne polyurethane coatings
正文
如今，增加CO2排放量是世界各国面临的必然挑战之一。此外，在许多行业，化石燃料是导致问题恶化的主要能源需求来源。由于在大多数应用中，拖曳力对性能和能量损失的影响很大，人们提出了许多研究来改善表面性质，使其在水面上运动，从而提高减阻效果。为此，一种有效的方法是利用超疏水涂层。本研究利用HMDS ( 1，1，1，3，3，3 -六甲基二硅氮烷)和PDMS (端羟基聚二甲基硅氧烷)修饰的Al2 O3纳米粒子( NPs )在水性聚氨酯( WBPU )树脂中制备了两种不同的超疏水涂层，分别命名为HS和PS。涂层基材表现出明显的拒水性，HS和PS涂层的实测接触角分别为158.6°和153.2°。结果表明，PS和HS涂层的减阻率分别提高了18.771 %和16.141 %。此外，观察到超疏水管道中的摩擦系数明显下降。此外，为了显示合成表面的耐久性，使用纯水、海水、碱性和酸性溶液浸泡试验。
文章内容（英文）
Nowadays, increasing the CO 2 emissions are one of the inevitable challenges in the world. In addition, in many industries, fossil fuels are the main source of energy demands which worsen the problem. Since in most applications, the performance and energy loss are highly affected by the drag force, many investigations have been proposed to improve the surface properties to moving surface against the water, and consequently, increasing drag reduction. To this end, one effective way is utilizing superhydrophobic coatings. In this study, we prepare two different superhydrophobic coatings using Al 2 O 3 nanoparticles (NPs) modified by HMDS (1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazane) and PDMS (Hydroxy-terminated polydimethylsiloxane), which are named HS and PS, respectively, in a waterborne polyurethane (WBPU) resin. The coated substrates show a significant water repellency and the measured contact angles are 158.6° and 153.2° for HS and PS coatings, respectively. Furthermore, the results indicate that the drag reduction is improved up to 18.771% and 16.141% for PS and HS coatings, respectively. Besides, it is observed that the friction coefficient in the superhydrophobic pipes decreases significantly. Also, to show the durability of the resultant surfaces, immersion tests in pure water, sea-water, alkaline, and acidic solutions are used.
来源出处
Journal|[J]Surface and Coatings TechnologyVolume 421, 2021.
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DOI
https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2021.127406

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