Use of textured surfaces for condensation of water vapour and mist

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorMyronyuk, Oleksiy
dc.contributor.authorChe Li
dc.date.accessioned2024-11-27T12:52:33Z
dc.date.available2024-11-27T12:52:33Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractProducing purified water from air moisture is feasible even in arid areas where humidity is intermittent. This method relies on a condenser, usually cooler than the surroundings, where water condenses. Many studies use materials with diverse hydrophobicity, making it hard to pinpoint surface effects on condensation. Thus, comparing hydrophobic and hydrophilic surfaces with identical textures is crucial. The aim of this work is to determine the effect of gyrophobic metal surfaces on the processes of water collection from steam. Experiments in this work were conducted in a close chamber in the environment of water fog produced by the fog machine at the room temperature. It was shown that hydrophilic surfaces enhance water vapor condensation efficiency by up to 38% compared to hydrophobic ones. In this work, the femtosecond laser treatment was used to produce channel-shaped textures with a truncated trapezoidal cross-section, measuring 15 µm at the upper base, 45 µm at the lower base, and 22 µm in height. These textures were further extended by the development of aluminum oxide crystal inlays, ranging from 30-60 nm, due to metal oxidation from the laser's high-temperature interaction. Extended exposure to these textures in room environment naturally increases their water repellency. Contact angles can reach 148°, nearing the 154° efficiency achieved with stearic acid treatment. However, heating to 380 °C eliminates the hydrophobic layers, resulting in complete hydrophilisation. Textured hydrophilic surfaces prove most effective for condensate collection, outperforming hydrophobic surfaces by up to 28%. Additionally, microtexture orientation matters: a vertical orientation boosts condensate collection by 34% compared to horizontal orientation. The results may be useful in the development of water harvesting equipment for naturally dry regions, or place where extensive water purification is required.
dc.description.abstractotherВиробництво очищеної води з вологи повітря можливе навіть у посушливих районах, де вологість нестійка. Цей метод ґрунтується на використанні конденсатора, зазвичай більш холодного, ніж навколишнє середовище, в якому конденсується вода. У багатьох дослідженнях використовуються різнорідні матеріали, що ускладнює визначення впливу поверхні на конденсацію. В той час як, порівняння гідрофобних і гідрофільних поверхонь з однаковою текстурою є надзвичайно важливим. Метою цієї роботи є визначення впливу гідрофобно-гідрофільних властивостей металевих поверхонь на процеси конденсації води з пари. Експерименти в цій роботі проводилися в закритій камері в середовищі водяного туману, що створюється туманоутворювачем при кімнатній температурі. Показано, що гідрофільність поверхні підвищує ефективність конденсації водяної пари на 38% порівняно з гідрофобними. У цій роботі фемтосекундна лазерна абляція була використана для отримання каналоподібних текстур з усіченим трапецієподібним поперечним перерізом, розміром 15 мкм у верхній основі, 45 мкм у нижній основі і 22 мкм у висоту. Субмікронний вимір текстур був артефактним – за рахунок утврення кристалів оксиду алюмінію розміром 30-60 нм, внаслідок окислення металу під дією високотемпературного лазерного випромінювання. Тривала витримка одержаних текстур в атмосфері збільшує їх водовідштовхувальну здатність. Кути змочування водою можуть досягати 148°, що наближається до ефективності 154°, досягнутої при обробці стеариновою кислотою. Однак нагрівання до 380 °C усуває гідрофобні шари, що призводить до повної гідрофілізації таких поверхонь. Текстуровані гідрофільні поверхні виявляються найбільш ефективними для збору конденсату, перевершуючи гідрофобні поверхні на 28%. Крім того, орієнтація мікротекстури має значення: вертикальна орієнтація збільшує збір конденсату на 34% порівняно з горизонтальною. Отримані результати можуть бути корисними при розробці обладнання для збору води в природних посушливих регіонах або там, де необхідне глибоке очищення води.
dc.format.pagerangeС. 50-56
dc.identifier.citationMyronyuk, O. Use of textured surfaces for condensation of water vapour and mist / Oleksiy Myronyuk, Che Li // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. – 2023. – № 3(37). – С. 50-56. – Бібліогр.: 9 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2218-930032023301987
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/70857
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського; ТОВ «Українська водна спілка»
dc.publisher.placeКиїв
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.sourceВода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(37)
dc.subjectcondensation
dc.subjecthydrophilic
dc.subjecthydrophobic
dc.subjectvapor harvesting
dc.subjectwetting
dc.subjectгідрофільність
dc.subjectгідрофобність
dc.subjectзбирання пари
dc.subjectзмочування
dc.subjectконденсація
dc.titleUse of textured surfaces for condensation of water vapour and mist
dc.title.alternativeВикористання текстурованих поверхонь для конденсації водяної пари та туману
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
50-56.pdf
Розмір:
323.59 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(37)