Ice adhesion on femtosecond laser textured surfaces
Notice bibliographique
Résumé
Ice formation and accumulation on external surfaces create dangerous conditions conducive for the failure of systems and infrastructure, as well as the potential for causing bodily harm, and in severe cases, death. One approach towards mitigating the icing problem is to fabricate ice-releasing materials that reduce the adhesion strength of ice to their surface. In this thesis, the viability of femtosecond (fs) laser surface texturing as a surface modification technique for creating ice-phobic surfaces is examined. Since fs-laser surface patterning is a relatively new technique, a systematic means of characterizing the hierarchical surface topographies imparted by fs-laser irradiation is lacking in literature. In addition, the formation processes of laser-induced topographies are still poorly understood. The first part of this thesis responds to these gaps in literature by i) introducing lacunarity analysis to quantitatively characterize hierarchical surface structures, and ii) providing insight into the formation mechanisms of laser-induced structures through detailed chemical, crystallographic, and topographical analyses. With the knowledge gained from the first part of the thesis, the second part of the thesis tackles the ice adhesion problem through the use of superhydrophobic laser-inscribed square pillars, as well as two other materials: stainless steel 316 meshes and multi-walled carbon nanotube (MWCNT)-covered meshes. The findings indicate that surface wettability is a poor predictor of ice adhesion. Instead, the surface topography of the substrate determines the ice adhesion strength by balancing two competing factors: mechanical interlocking and the formation of stress concentrations at the ice-substrate interface. This study highlights the importance of considering interfacial fracture mechanics in determining ice adhesion strength and promotes new strategies towards designing ice- shedding materials by utilizing their surface topography.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».