Přejít k obsahu


Hydrophobic and mechanical properties of transition-metal based ceramics

Citace:
ZENKIN, S., KOS, Š., MUSIL, J. Hydrophobic and mechanical properties of transition-metal based ceramics. Garmisch-Partenkirchen, Německo, 2014.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Hydrophobic and mechanical properties of transition-metal based ceramics
Rok vydání: 2014
Místo konání: Garmisch-Partenkirchen, Německo
Autoři: Sergey Zenkin , Doc. Mgr. Šimon Kos Ph.D. , Prof. Ing. Jindřich Musil DrSc.
Abstrakt CZ: Nd-, Zr-, La- a Y- složené filmy byly připraveny pomocí dc reaktivního rozprašování v Ar + O2 (Nd-O, La-O a Zr-O), nebo Ar + N2 (Nd-N, N-Zr, Y-N) směsi plynů. Celkový tlak, teplota a výkon na magnetronu byly konstantní, parciální tlak reaktivního plynu se měnil v rozmezí od 20 % do 80 %. V této práci byly studovány hydrofobní (kontaktní úhel (WDCA) a povrchová volná energie) a mechanické (tvrdost, efektivní Youngův modul pružnosti a elastická vratnost) vlastnosti. Hydrofobnost naprašovaných vrstev byla měřena pomocí metody přisedlé kapky s využitím polárních a nepolárních testovacích kapalin. Nejčastěji používný van Oss-Good-Chaudhuryho přístup založený na Lifshitzově-van der Waalsově teorii/teorii kyselosti a zásaditosti byl vybrán pro výpočet povrchové volné energie. Interakce s testovacími kapalinami prokázala nepolární povahu všech testovaných povrchů. Zjistili jsme, že: (1) Hodnoty WDCA se mění od 94° (Zr-O) do 106° (Y-N). (2) Nitridy vykazují systematicky vyšší hodnoty WDCA ve srovnání s oxidy. To přisuzujeme rozdílnosti v elektronové struktuře, což vede ke změně počtu vazeb s molekulami vody. (3) Snížení chemické adsorpce vody na připravených vrstvách umožňuje získat vyšší hodnoty WDCA ve srovnání s WDCA pro většinu sloučenin přechodných kovů. (4) Tvrdost H připravených filmů se pohybuje v rozmezí od 8 GPa (La-N) do 18 GPa (Zr-N). Pro sloučeniny Zr a Nd byly měřeny, vysoké hodnoty efektivního Youngova modulu E*, poměru H/E* a elastické vratnosti.
Abstrakt EN: Nd-, Zr-, La- and Y- compound films were prepared by dc reactive sputtering in an Ar+O2 (Nd-O, La-O and Zr-O) or Ar+N2 (Nd-N, Zr-N, Y-N) gas mixture. While the total pressure, temperature and target power were held constant, the partial pressure of the reactive gas was varied in the range from 20% to 80%. In this work hydrophobic (Water Droplet Contact Angle (WDCA) and surface free energy) and mechanical (hardness, effective Young?s modulus and elastic recovery) properties were studied. Hydrophobicity of the sputtered films was measured by the sessile drop method with polar and non-polar testing liquids. The most often used van Oss-Good-Chaudhury approach based on the Lifshitz-van der Waals/acid-base theory was selected for calculating of surface free energy. Interactions with testing liquids demonstrate the non-polar nature of all the surfaces tested. We found out that: (1) Values of WDCA range from 94° (Zr-O) to 106° (Y-N). (2) Nitrides give rise to systematically higher values of WDCA in comparison with oxides, which we attribute to a difference in the electronic structure leading to a different number of bonds with water molecules. (3) Reduced water chemical adsorption by the prepared surfaces allows to obtain higher values of WDCA in comparison with WDCA for most of transition metals compounds. (4) Hardness H of the prepared films ranges from 8 GPa (La-N) to 18 GPa (Zr-N). For Zr and Nd compounds, high values of the effective Young?s modulus E*, of the H/E* ratio, and of the elastic recovery We were measured.
Klíčová slova

Zpět

Patička