Nghiên cứu bề mặt chức năng lấy ý tưởng từ thiên nhiên định hướng ứng dụng chống đóng băng

1

gtvt07 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐÀM THỊ THANH MAI

NGHIÊN CỨU BỀ MẶT CHỨC NĂNG

LẤY Ý TƯỞNG TỪ THIÊN NHIÊN

ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG CHỐNG ĐÓNG BĂNG

Ngành: Vật lý chất rắn

Mã số: 8440104

LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Bình

Thái Nguyên, năm 2022

2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu bề mặt chức năng lấy ý tưởng từ

thiên nhiên, định hướng ứng dụng chống đóng băng.” là công trình nghiên cứu

độc lập của tôi, với sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Thanh Bình. Công

trình được tôi nghiên cứu và hoàn thành tại Trường Đại học Sư Phạm Thái

Nguyên từ năm 2020 đến năm 2022.

Các tài liệu tham khảo, các số liệu thống kê phục vụ mục đích nghiên cứu

công trình này được sử dụng đúng quy định, không vi phạm quy chế bảo mật của

Nhà nước.

Trong quá trình nghiên cứu, tôi có công bố một số kết quả trên các tạp chí

khoa học của ngành và của nước ngoài. Kết quả nghiên cứu của Luận văn này

chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác ngoài các

công trình nghiên cứu của tôi.

Tôi xin cam đoan những vấn đề nêu trên là hoàn toàn đúng sự thật. Nếu

sai, cá nhân tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Thái Nguyên, Tháng 6 năm 2022

Giáo viên hướng dẫn Tác giả

TS. Nguyễn Thanh Bình Đàm Thị Thanh Mai

3

LỜI CẢM ƠN

Bằng tất cả sự kính trọng và tình cảm chân thành của mình, cho phép tôi

gửi lời cảm ơn tới Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo sau đại học thuộc Trường Đại

học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy

giáo, cô giáo giảng viên của khoa vật lý, sự hỗ trợ của các bạn học viên lớp: Vật

lý K28B, các bạn lưu học sinh Lào. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy

cô và những người bạn đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi hoàn thành chương trình.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Thanh Bình

đã giảng dạy tôi từ năm đầu tiên học cao học và cũng là người tận tình hướng

dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận

văn này.

Xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, gia đình và những người thân yêu đã luôn

tin tưởng, động viên và ở bên tôi trong suốt những năm tôi học tập, nghiên cứu.

Thái Nguyên, Tháng 6 năm 2022

Tác giả

Đàm Thị Thanh Mai

4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN................................................................................................ 2

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................... 3

MỤC LỤC ........................................................................................................... 4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................ 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................. 7

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................... 9

MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1

1. Lí do lựa chọn đề tài................................................................................... 2

2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 2

3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................. 3

4. Phương pháp nghiên cứu: .......................................................................... 3

5. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 3

6. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................... 3

7. Cấu trúc của luận văn................................................................................. 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................... 5

1.1. Hiện tượng băng tuyết........................................................................... 10

1.2. Tạo mầm đồng nhất và không đồng nhất.............................................. 13

1.3. Thực trạng nghiên cứu trong và ngoài nước về chống băng tuyết. ...... 15

1.3.1. Chống băng tuyết trực tiếp ............................................................. 15

1.3.2. Chống băng tuyết gián tiếp............................................................. 17

1.4. Hiện tượng dính ướt ................................................................................ 19

1.4.1. Năng lượng bề mặt ............................................................................ 20

5

1.4.2. Trạng thái Wenzel và Cassie-Baxter................................................. 21

1.4.3. Bề mặt hoàn toàn không dính ướt .................................................... 22

1.5. Kiểm soát độ dính ướt của bề mặt cho các ứng dụng chống đóng băng.

........................................................................................................................ 24

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM......................................................................... 25

2.1. Phương pháp chế tạo bề mặt chức năng trên vật liệu Nhôm................... 25

2.2. Các phương pháp nghiên cứu đặc tính bề mặt ........................................ 27

2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét................................................................... 27

2.2.2. Phương pháp đo góc tiếp xúc............................................................ 28

2.3. Bố trí thí nghiệm...................................................................................... 29

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ ................................................................................. 32

3.1. Kết quả chế tạo mẫu ................................................................................ 32

3.2. Khả năng chống bám bẩn ........................................................................ 33

3.3. Hiệu năng chống băng tuyết.................................................................... 34

3.3.1. Độ bền liên kết (adhesion strength) .................................................. 34

3.3.2. Khả năng chống chịu băng tuyết....................................................... 38

3.3.3. Độ bền (tính lặp lại) .......................................................................... 41

KẾT LUẬN ....................................................................................................... 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 44

CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ:....................................................................... 48