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Herstellung und Charakterisierung pyroelektrischer P(VDF-TrFE)-Beschichtungen für Anti-Eis-Anwendungen
| العنوان: | Herstellung und Charakterisierung pyroelektrischer P(VDF-TrFE)-Beschichtungen für Anti-Eis-Anwendungen |
|---|---|
| بيانات النشر: | 2020-10-27 2021-07-14 2021 2021-08-10 |
| تفاصيل مُضافة: | Bergmann, Ute Wiesmann, Hans-Peter Meyer, Dirk C. Lasagni, Andrés Fabián Technische Universität Dresden Apelt, Sabine |
| نوع الوثيقة: | Electronic Resource |
| مستخلص: | Das unerwünschte Aufwachsen oder Anhaften von Eis an z.B. Windenergieanlagen und Wärmetauschern kann zum Funktionsverlust oder zur temporären Stilllegung der gesamten technischen Anlage führen. Bekannte Abwehrmechanismen sind das aktive Beheizen der Oberflächen oder der Einsatz von Enteisungschemikalien. Um den Verbrauch der hierfür benötigten elektrischen Energie oder Enteisungsmittel zu minimieren, werden in zunehmendem Maß passive Oberflächenbeschichtungen zur Gefrierverzögerung und Adhäsionsminimierung entwickelt. Der Einsatz pyroelektrischer Materialien bietet einen Lösungsansatz, der über bisher bekannte Abwehrstrategien hinausgeht. Es wird angenommen, dass pyroelektrisch generierte Oberflächenladungen während der Abkühlung entweder förderlich oder verzögernd auf die Eiskeimbildung wirken können. Dünne Schichten aus pyroelektrischem Poly-(Vinylidenfluorid - co - Trifluorethylen) haben wegen ihrer leichten Verarbeitbarkeit, hohen Flexibilität und pyroelektrischen Eigenschaften Interesse an ihrer Anwendung als funktionelle Beschichtung geweckt. Für eine industrielle Anwendung von P(VDF-TrFE) ist jedoch ein vertieftes Verständnis darüber erforderlich, wie sich der Beschichtungsprozess auf die resultierende Kristallinität, kristallographische Orientierung und Rauheit auswirkt. Die Morphologie teilkristalliner P(VDF-TrFE)-Beschichtungen wurde in dieser Arbeit in Abhängigkeit der Beschichtungsmethode, des Lösungsmittels, der Schichtdicke und der Wärmebehandlung mithilfe von Röntgenweitwinkelstreuung, Röntgenreflektometrie und Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie untersucht. Mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie- und Kontaktwinkel-Messungen wurden die resultierende Topographie und Rauheit der Schichten überprüft. Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Messungen kann die dominierende edge-on Orientierung der P(VDF-TrFE)-Polymerketten entweder mit einem transkristallin-artigen Mechanismus oder Konfinement-Effekten erklärt werden. An den P(VDF-TrFE)-Dünnschichten w Active de-icing of technical surfaces, such as for wind turbines and heat exchangers, currently requires the usage of heat or chemicals. Passive coating strategies that either postpone the freezing of covering water droplets or lower the ice adhesion strength would be beneficial in order to save costs and energy. One hypothesis is that pyroelectric active materials can either delay or promote heterogeneous ice nucleation because of the surface charges generated when these materials are subject to a temperature change. Pyroelectric poly-(vinylidene fluoride - co - trifluoroethylene) P(VDF-TrFE) thin films have created interest in their application because of their easy processibility, high flexibility and ferroelectric properties. The industrial application of P(VDF-TrFE) requires an understanding of the deposition process of films and in particular the resulting crystallinity, crystallographic orientation and roughness. In this work it has been proposed that an interface-mediated crystallization process occurs when P(VDF-TrFE) thin films are deposited from a solvent, resulting in a dominantly edge-on orientation caused either by a transcrystallinity mechanism or confinement effect. The morphology of the semi-crystalline thin film was studied as a function of the deposition method, solvent, film thickness and annealing temperature by grazing incidence wide-angle X-ray scattering, X-ray reflectometry and infrared reflection absorption spectroscopy. Atomic force microscopy measurements were used to examine the resulting topography and contact angle measurements to additionally verify the low roughness of the coatings. Freezing experiments with water droplets subjected to a cooling rate of 1K/min were made on P(VDF-TrFE) coatings in order to separate the effect of the different film parameters such as the poling direction, film thickness, used solvent, deposition process, underlying substrate and annealing temperature on the achievable supercooling. The topography and s |
| مصطلحات الفهرس: | Anti-Eis, Elektrochemische Doppelschicht, Pyroelektrischer Effekt, P(VDF-TrFE), anti-icing, electric double layer, pyroelectric effect, P(VDF-TrFE), info:eu-repo/classification/ddc/667, ddc:667, info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| URL: | info:eu-repo/grantAgreement/Bundesministerium für Bildung und Forschung/Materialforschung für die Energiewende/03SF0475//Aktive eisabweisende Oberflächen auf Rotorblättern/EISAB info:eu-repo/grantAgreement/Bundesministerium für Bildung und Forschung/VIP/03V0495//Pyroelektrisch funktionalisierte Schichten zur aktiven Schaltung von Oberflächeneigenschaften/PYRO-FUNK |
| الإتاحة: | Open access content. Open access content info:eu-repo/semantics/openAccess |
| ملاحظة: | German |
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| المصدر المساهم: | STAATS U UNIV From OAIster®, provided by the OCLC Cooperative. |
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| قاعدة البيانات: | OAIster |
| الوصف غير متاح. |