تأثیر زیرلایه در بهبود خواص ترشوندگی نانوساختارهای ستونی مایل اکسید نیکل با اصلاح مورفولوژی سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه برق، دانشکده فنی و مهندسی، واحد مهریز، دانشگاه آزاد اسلامی، مهریز ،ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم،واحد تهران مرکز، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق نانوساختارهای ستونی مایل اکسید نیکل به روش تبخیر فیزیکی با زاویه مایل روی زیرلایه‌های شیشه و استیل لایه‌نشانی شد. ساختار، مورفولوژی سطح وخواص ترشوندگی تحت تأثیر زیرلایه قرار می‌گیرند. مطالعات XRD نشان داد که نانوساختار لایه‌نشانی شده روی استیل در مقایسه با نانوساختار لایه‌نشانی شده روی شیشه جهت‌گیری بهتری دارد. بررسی‌های AFM و FESEM نشان داد که زبری سطح و اندازه دانه‌ها به نوع زیرلایه بستگی دارد. زبری سطح نانوساختار لایه‌نشانی شده روی استیل در مقایسه با نانوساختار لایه‌نشانی شده روی شیشه بیشتر است و دانه-های بزرگ با رشد دانه‌های کوچک و پیوستن آنها به یکدیگر به وجود آمده است. اندازه دانه‌های سطح نانوساختار لایه‌نشانی شده روی استیل بزرگتر از شیشه است. اندازه‌گیری‌های زاویه تماس نشان داد که نانو ساختار لایه‌نشانی شده روی شیشه آبدوست و روی استیل آبگریز به ترتیب دارای زوایای تماس 78 و 120 می‌باشند. مورفولوژی سطح نانوساختار ستونی مایل اکسید نیکل لایه‌نشانی شده روی استیل باعث شد تا زاویه تماس قطره آب با سطح به شدت افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها


  1. W. Birch, A. Carre, K. L. Mittal, Wettability techniques to monitor the cleanliness of surfaces, in: Developments in Surface Contamination and Cleaning: Fundamentals and Applied Aspects, (2008) 693–723.
  2. T. Yasukatsu, M. Toshiaki, S. Kazutomi, The effect of water vapor on contamination of metallic oxide surfaces, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 50 (1977) 1881–1882.
  3. T. Matsunaga, in: K. L. Mittal (Ed.), Surface Contamination: Genesis, Detection, and Control, Springer, US, Boston, (1979) 47–56.
  4. Y. Zhao, T. Topping, J. F. Bingert, J. J. Thornton, A. M. Dangelewicz, Y. Li, W. Liu, Y. Zhu, Y. Zhou, E. J. Lavernia, High tensile ductility and strength in bulk nanostructured nickel, Advanced Materials, 20 (2008) 3028–3033.
  5. S. B. Ding, T. F. Xiang, C. Li, S. L. Zheng, J. Wang, M. X. Zhang, C. Dong, W. Chan, Fabrication of self-cleaning super-hydrophobic nickel/graphene hybrid film with improved corrosion resistance on mild steel, Materials & Design, 117 (2017) 280–288.
  6. R. Islam, G. Chen, P. Ramesh, J. Suh, N. Fuchigami, D. Lee, K. A. Littau, K. Weiner, R. Collins, K. C. Saraswat, Investigation of the changes in electronic properties of nickel oxide (NiOx) due to UV/Ozone treatment, ACS Applied Materials & Interfaces, 9 (2017) 17202–17208.
  7. J. Bachmann, A. Zolotaryov, O. Albrecht, S. Goetze, A. Berger, D. Hesse, D. Novikov, K. Nielsch, Stoichiometry of nickel oxide films prepared by ALD, Chemical Vapor Deposition, 17 (2011) 177-180.
  8. I. A. Dhole, S. T. Navale, Y. H. Navale, Y. M. Jadhav, C. S. Pawar, S. S. Suryavanshi, V. B. Patil, Performance evaluation of galvanostatically deposited nickel oxide electrode for electrochemical supercapacitors, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28 (2017) 10819–10829.
  9. Y. Z. Zheng, H. Y. Ding, M. L. Zhang, Preparation and electrochemical properties of nickel oxide as a supercapacitor electrode material, Materials Research Bulletin, 44 (2009) 403–407.
  10. W. Xing, F. Li, Z. F. Yan, G. Q. Lu, Synthesis and electrochemical properties of mesoporous nickel oxide, Journal of power sources, 134 (2004) 324–330.
  11. K. W. Nam, W. S. Yoon, K. B. Kim, X-ray absorption spectroscopy studies of nickel oxide thin film electrodes for supercapacitors, Electrochimica Acta, 47 (2002) 3201–3209.
  12. K. C. Liu, M. A. Anderson, Porous nickel oxide/nickel films for electrochemical capacitors, Journal of the Electrochemical Society, 143 (1996) 124–130.
  13. W. Geng, A. Hu, M. Li, Super-hydrophilicity to super-hydrophobicity transition of a surface with Ni micro–nano cones array, Applied Surface Science, 263 (2012) 821–824.
  14. S. Khorsand, K. Raeissi, F. Ashrafizadeh, Corrosion resistance and long-term durability of super-hydrophobic nickel film prepared by electrodeposition process, Applied Surface Science, 305 (2014) 498–505.
  15. A. Bahramian, M. Eyraud, F. Vacandio, V. Hornebecq, T. Djenizian, P. Knauth, Single-step electrodeposition of superhydrophobic black NiO thin films, Journal of Applied Electrochemistry, 49 (2019) 621-629.
  16. D. S. Dalavi, M. J. Suryavanshi, S. S. Mali, D. S. Patil, P. S. Patil, Efficient maximization of coloration by modification in morphology of electrodeposited NiO thin films prepared with different surfactants, Journal of Solid State Electrochemistry, 16 (2012) 253-263.
  17. Y. Fu, F. Zhao, Z. Zhao, H. Tang, S. To, C. H. Cheng, Water droplet bouncing on a hierarchical superhydrophobic surface fabricated by hydrothermal synthesis and ultraprecision machining, Journal of Adhesion Science and Technology, (2022) 1-15.
  18. M. Fakharpour, G. Taheri, Fabrication of Al zigzag thin films and evaluation of mechanical and hydrophobic properties, Applied Physics A, 126 (2020) 1-8.
  19. فخارپور مهسا، میرجلیلی فاطمه و گلشن وحید، خواص ضدباکتریایی و آبدوستی پوششهای TiO2 و TiO2-Ag روی سطح کاشی: تأثیر نسبت‌های مختلف، نشریه علوم و مهندسی سطح، 48 (1400) 1-10.
  20. A. F. Stalder, G. Kulik, D. Sage, L. Barbieri, P. Hoffmann, A snake-based approach to accurate determination of both contact points and contact angles, Colloids and surfaces A: physicochemical and engineering aspects, 286 (2006) 92–103.
  21. U. M. Patil, R. R. Salunkhe, K. V. Gurav, C. D. Lokhande, Chemically deposited nanocrystalline NiO thin films for supercapacitor application, Applied Surface Science, 255 (2008) 2603-2607.
  22. V. Kannan, A. I. Inamdar, S. M. Pawar, H. S. Kim, H. C. Park, H. Kim, Y. S. Chae, Facile route to NiO nanostructured electrode grown by oblique angle deposition technique for supercapacitors, ACS applied materials & interfaces, 8 (2016) 17220-17225.
  23. K. Zhang, C. Rossi, P. Alphonse, C. Tenailleau, Synthesis of NiO nanowalls by thermal treatment of Ni film deposited onto a stainless steel substrate, Nanotechnology, 19 (2008) 155605.
  24. R. K. Jain, Y. K. Gautam, V. Dave, A. K. Chawla, R. Chandra, A study on structural, optical and hydrophobic properties of oblique angle sputter deposited HfO2 films, Applied Surface Science, 283 (2013) 332–338.
  25. F. Ruffino, M. G. Grimaldi, Control of kinetic roughening in nanostructured Ag films by oblique sputter-depositions, Nanoscience and Nanotechnology Letters, 4 (2012) 309–315.
  26. R. N. Wenzel, Resistance of solid surfaces to wetting by water, Industrial & Engineering Chemistry, 28 (1936) 988–994.
  27. S. Zenkin, A. Belosludtsev, Š. Kos, R. Čerstvý, S. Haviar, M. Netrvalová, Thickness dependent wetting properties and surface free energy of HfO2 thin films, Applied Physics Letters, 108 (2016) 231602-1–231602-5.
  28. S. R. Jian, P. H. Le, C. W. Luo, J. Y. Juang, Nanomechanical and wettability properties of Bi2Te3 thin films: effects of post-annealing, Journal of Applied Physics, 121 (2017) 175302-1–175302-5.