Fluoropolimerais modifikuotos ZnO dangos taikymas Leidenfrosto efekto generavimui ir trinties mažinimui

 

Projekto nr.: P-SV4-25-80

Projekto aprašymas:

Energetikos sektoriuje ir inžinerinėje praktikoje trinties pasipriešinimo mažinimas yra svarbus tyrimų objektas, nes turi tiesioginę įtaką energijos sąnaudų taupymui, aplinkosaugai, įrangos veikimo ilgaamžiškumui, jos našumui ir optimizavimui. Daugiausiai energijos vartojančiuose transporto ir laivybos sektoriuose didelė energijos dalis yra sunaudojama trinties jėgoms įveikti, o dėl didelių energijos suvartojimo kiekių susiduriama su įvairiais dujų emisijų kiekiais. Trinties jėga dar labiau padidėja, jeigu jūros organizmai prisitvirtina prie laivų korpusų, taip didindami jūrų transporto energijos neefektyvumą. Iki 2040 metų siekiama (laikantis direktyvų reglamentavimo) sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių emisijų kiekius iki 70 %. Superhidrofobiniai paviršiai (SHS) sulaukia didelio susidomėjimo ir pritaikymo jūrų transporto sektoriuje kaip perspektyvi technologija tinkama trinties pasipriešinimo mažinimui. Dangų taikymas laivyboje yra ne tik efektyvi priemonė trinties mažinimui, laivybos efektyvumo didinimui, bet taip pat taikoma laivo korpusui padengimui, siekiant jį apsaugoti nuo intensyvaus biologinio poveikio užterštumo bei agresyvaus jūros vandens poveikio. Vasaros praktikos metu bus atliekamas jau sukurtos ZnO+PMDS dangos modifikavimas, ją paveikiant fluoropolimerais. ZnO dangos yra naudojamos įvairiose srityse dėl savo turimo antibakterinio, antimikrobinio ir mikroorganizmams atsparių savybių. Modifikavus ir patobulinus hidrofobinę ZnO+PMDS dangą su fluoropolimerais bus atliekami Leidenfrosto efekto (LE) ir garo plėvelės formavimosi tyrimai, kurie yra aktualūs hidrodinaminės trinties mažinimui. Darbo metu bus atliekama dangų paviršių analizė ir stebimi bandinių paviršiaus struktūros pokyčiai prieš eksperimentus ir po jų atlikimo.

Projekto finansavimas:

LR valstybės biudžeto lėšomis finansuojami studentų tyrimai ir praktikos

Projekto rezultatai:

Šiame tyrime buvo naudojamos superhidrofobinės, cinko oksido (ZnO) pagrindu sukurtos nanostruktūrinės dangos, modifikuotos polimetilhidrosiloksanu (PMHS) ir poli(vinilidenfluoridu) (PVDF), siekiant ištirti jų poveikį garų plėvelės susidarymui aplink sferinius vario bandinius ir įvertinti jų potencialą hidrodinaminio pasipriešinimo mažinimui. Siekiant įvertinti abiejų polimerų tinkamumą taikyti jūrų pramonėje, jų terminis stabilumas buvo tiriamas termogravimetrinės analizės (TG-DTG) metodu, o dangų paviršiaus morfologija ir šiurkštumas buvo apibūdinti skenuojančiąja elektronine mikroskopija (SEM) ir trimačiu kontaktiniu profilometru. Rezultatai parodė, kad polimerais modifikuotos ZnO dangos padidino vario paviršiaus šiurkštumą iki 20 453,7–26 564,6 nm. Stabilios garų plėvelės susidarymas prasidėjo esant 180 °C temperatūrai, o optimali temperatūra ilgalaikiam garų plėvelės stabilumui palaikyti buvo nustatyta 220 °C. Padidinus vario bandinių temperatūrą iki 240 °C, buvo užfiksuoti didesni kritimo greičiai.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2026-07-01 - 2026-08-31

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas