Αντοχή της υπερυδροφοβικότητας σε υποβρύχιο περιβάλλον.

Ιωάννου, Δημοσθένης; Ioannou, Dimosthenis

dc.contributor.author	Ιωάννου, Δημοσθένης	el
dc.contributor.author	Ioannou, Dimosthenis	en
dc.date.accessioned	2020-04-01T15:46:03Z
dc.date.available	2020-04-01T15:46:03Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50014
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17712
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υπερυδρόφοβες επιφάνειες	el
dc.subject	Υποβρύχιο περιβάλλον	el
dc.subject	Εγχάραξη με πλάσμα	el
dc.subject	Superhydrophobic surfaces	en
dc.subject	Underwater superhydrophobicity	en
dc.subject	Everlasting superhydrophobicity	en
dc.subject	Plasma etching	en
dc.title	Αντοχή της υπερυδροφοβικότητας σε υποβρύχιο περιβάλλον.	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπερυδρόφοβες επιφάνειες	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-04
heal.abstract	Η υποβρύχια υπερυδροφοβικότητα, εμπνευσμένη από τα φύλλα του φυτού salvinia ως μέρος της βιομιμητικής, έχει γίνει πρόσφατα σημαντικό θέμα στην επιστημονική έρευνα. Έχει πιθανές εφαρμογές στη ναυτική και θαλάσσια τεχνολογία καθώς και στον τομέα της αφαλάτωσης με χρήση μεμβρανών. Το κλειδί για την υπερυδροφοβικότητα σε υποβρύχια περιβάλλοντα είναι η διατήρηση ενός σταθερού στρώματος αέρα παγιδευμένου μεταξύ των δομών μιας επιφάνειας και του υπερκείμενου υγρού. Η ικανότητα να παρακολουθείται ο παγιδευμένος αέρας και να υπολογίζεται το πάχος του είναι καθοριστικής σημασίας για την εκτίμηση του φαινομένου, τη σύγκριση των στρωμάτων αέρα από πειράματα σε διαφορετικά υγρά και επίσης για την καταγραφή μιας πιθανής μετάβασης από την κατάσταση μη διαβροχής στην κατάσταση διαβροχής. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζουμε τη Φασματοσκοπία Ανακλαστικότητας Λευκού Φωτός (WLRS) ως τη μέθοδο παρακολούθησης της υποβρύχιας υπερυδροφοβικότητας μικρο και νανοδομημένων επιφανειών PMMA επικαλυμμένων με υπέρλεπτο υμένιο τεφλόν, η οποία παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης του πάχους του αέριου στρώματος σε πραγματικό χρόνο. Αυτή είναι η πρώτη φορά που εφαρμόζεται αυτή η τεχνική για να μελετηθεί το φαινόμενο salvinia. Η μέθοδος περιλαμβάνει μία φωτεινή πηγή και ένα φασματόμετρο ελεγχόμενο από υπολογιστή, το οποίο λειτουργεί στην αντίστοιχη φασματική περιοχή. Το λευκό φως που εκπέμπεται από την πηγή φωτός προσπίπτει κατακόρυφα πάνω στο υπό εξέταση δείγμα οδηγούμενο μέσα από δέσμη οπτικών ινών βυθισμένη στο νερό. Η δέσμη φωτός αλληλεπιδρά με το δείγμα, συλλέγεται από την οπτική ίνα και οδηγείται στον ανιχνευτή όπου η ανάκλαση καταγράφεται και αναλύεται συνεχώς με το ενσωματωμένο φασματόμετρο. Εκτός από το νερό, το φαινόμενο μελετήθηκε και σε διαλύματα ισοπροπανόλης-νερού, με χαμηλότερη επιφανειακή τάση, προκειμένου να παρατηρηθεί το φαινόμενο salvinia σε διάφορα υποβρύχια περιβάλλοντα, να συγκριθούν τα πάχη των στρωμάτων αέρα που διατηρήθηκαν σε κάθε υγρό και να προσδιοριστεί το υποβρύχιο περιβάλλον χαμηλότερης επιφανειακής τάσης στο οποίο η κάθε επιφάνεια μπορεί να αντισταθεί στην διαβροχή. Ένα άλλο κρίσιμο σημείο είναι να δείξουμε την παρατήρηση της μετάβασης σε διαβροχή σε πραγματικό χρόνο. Αυτό κατέστη δυνατό με την αύξηση της περιεκτικότητας του διαλύματος ισοπροπανόλης-νερού, μειώνοντας έτσι την επιφανειακή του τάση. Όταν αυτή υπερέβη τα όρια που η επιφάνεια αντέχει τότε συνέβη μετάβαση από την κατάσταση Cassie-Baxter στην κατάσταση Wenzel.	el
heal.abstract	Underwater superhydrophobicity is inspired by the salvinia leaves and its realization is part of biomimetics. The topic of underwater superhydrophobicity has recently become an important subject in scientific research. It has potential applications in marine technology, because of it offers drag reduction and antibiofouling properties, as well as in membrane distillation. The key for superhydrophobicity in underwater environments is to maintain a stable air layer trapped among the micro-nano structures of a surface. The ability to monitor the presence of entrapped air and calculate its thickness is crucial in order to compare the air layers from experiments in different liquids and also to identify a potential transition from Cassie state to wetted Wenzel state. In this work we present White Light Reflectance Spectroscopy (WLRS) as a method to evaluate underwater superhydrophobicity of Teflon-coated, high-density plasma nanotextured PMMA surfaces, by monitoring and measuring in real-time the thickness of the underwater entrapped air layer. This is the first time that this technique is applied to study the salvinia effect. WLRS involves a broad-band (UV-VIS-NIR) light source and a PC-driven spectrometer, operating in the corresponding spectral range. White light emitted from the light source is guided by an optical fiber bundle perperndicularly on the sample under investigation. Both sample and optical fiber are submerged underwater. The light beam interacts with the sample, is collected back by the fiber and reflectance is continuously recorded and analyzed by the embedded spectrometer. Apart from water, submersion in other liquids, such as isopropanol-water solutions, with lower surface tension have been studied in order to understand the salvinia effect on different underwater environments. We compare the thicknesses of the air layers that have been maintained in each liquid and we determine the lowest surface tension liquid in which each surface can withstand wetting. Finally, we perform real time observation of the wetting transition. This was made possible by increasing the content of the isopropanol-water solution, thus lowering the surface tension, while keeping the nanotextured PMMA surface submerged. When the surface tension goes beyond a critical value characteristic of the particular surface then a transition from Cassie-Baxter state to the Wenzel state occurs.	en
heal.advisorName	Γογγολίδης, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Γογγολίδης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τσερέπη, Αγγελική	el
heal.committeeMemberName	Ζεργιώτη, Ιωάννα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	130
heal.fullTextAvailability	false