@PhDThesis{Pinheiro:2020:DeSuSu,
author = "Pinheiro, Rom{\'a}rio Ara{\'u}jo",
title = "Desenvolvimento de superf{\'{\i}}cies super-hidrof{\'o}bicas
para coletores de {\'a}gua da atmosfera a partir do
nanocomp{\'o}sito VACNT/PE",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2020",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2020-02-28",
keywords = "nanotubos de carbono verticalmente alinhado,
super-hidrofobicidade, super-hidrofilicidade, coleta de {\'a}gua,
polietileno, vertically aligned carbon nanotubes,
superhydrophobicity, superhydrophilicity, water collection,
polyethylene.",
abstract = "Este trabalho foi desenvolvido tomando como base a uma
estrat{\'e}gia recente que visa a coleta da {\'a}gua na forma de
got{\'{\i}}culas formando a n{\'e}voa ou na forma de vapor
compondo a mistura gasosa do ar atmosf{\'e}rico. Duas
estrat{\'e}gias s{\~a}o apresentadas: a coleta a partir do
nevoeiro que dispensa uma fonte de pot{\^e}ncia {{(passiva);}} e
a coleta do vapor de {\'a}gua componente da mistura gasosa do ar
atmosf{\'e}rico por condensa{\c{c}}{\~a}o que necessita de uma
fonte de energia para promover a condensa{\c{c}}{\~a}o (ativa).
Para isto foram desenvolvidas superf{\'{\i}}cies coletoras a
partir de Nanotubos de Carbono Verticalmente Alinhados revestidos
com o pol{\'{\i}}mero polietileno. Os testes de coleta passiva
de {\'a}gua foram realizados usando amostras tridimensionais,
como telas de a{\c{c}}o inox e feltros de fibra de carbono,
posicionadas no interior de uma c{\^a}mara que simula a
condi{\c{c}}{\~a}o de nevoeiro, constru{\'{\i}}da
artesanalmente. Os melhores resultados de coleta de modo passivo
foram alcan{\c{c}}ados usando amostras com dois perfis de
molhabilidade, super-hidrof{\'o}bico (coleta) e
super-hidrof{\'{\i}}lico (drenagem e armazenamento). Foram
obtidos valores de coleta de 31,8 (L/m2)/h usando a tela de 100
mesh e de 40 (L/m2)/h aplicar a tela de 200 mesh, resultado 40
vezes maior que o reportado na literatura. Por outro lado, os
resultados alcan{\c{c}}ados contrariam o consenso de que
superf{\'{\i}}cies super-hidrof{\'o}bicas sempre apresentam
resultados inferiores na coleta ativa de {\'a}gua. Ao final dos
testes ficou determinado que ao proporcionar salto de gotas de
di{\^a}metros milim{\'e}tricos em vez dos microm{\'e}tricos
j{\'a} reportados, as superf{\'{\i}}cies
super-hidrof{\'o}bicas aqui desenvolvidas alcan{\c{c}}avam
valores de coleta de 4,9 (L/m2)/h, resultado 5 vezes maior que o
reportado na literatura. Para compreender os fatores que levam a
este resultado foi feito um estudo usando um sistema t{\'e}rmico,
em que se empregou uma pastilha de resfriamento Peltier.
Concluiu-se que estes saltos ocorriam devido a dois fatores:
{\`a}s modifica{\c{c}}{\~o}es morfol{\'o}gicas causadas pela
irradia{\c{c}}{\~a}o a laser que criou n{\'{\i}}veis
nanom{\'e}tricos, microm{\'e}tricos e at{\'e} milim{\'e}tricos
de rugosidade de {{superf{\'{\i}}cie;}} e {\`a}
transi{\c{c}}{\~a}o do estado de super-hidrofobicidade
Cassie-Baxter, conhecido como efeito Lotus, para o estado de
Cassie-Baxter impregnado, conhecido como efeito p{\'e}tala.
ABSTRACT: This work was developed based on a recent strategy that
aims to collect water from the fog or the air moisture. Two
strategies are presented: the collection from the fog that
dispenses a power source {{(passive);}} and the collection of the
water vapor from the atmospheric air moisture that requires a
power source to promote the condensation (active). For this
purpose, collecting surfaces were developed from Vertically
Aligned Carbon Nanotubes coated with polyethylene polymer. Passive
water collection tests were performed using three-dimensional
samples, such as stainless-steel screens and carbon fiber felts,
positioned inside a fog-simulated condition into a handcrafted
chamber. The best passive collection results were achieved using
samples with two wettability profiles, superhydrophobic
(collection) and super hydrophilic (drainage and storage).
Collection values of 31.8 (L/m2)/h obtained using the 100 mesh
screen and 40 (L/m2)/h applying the 200 mesh screen, this result
is about 40 times higher than the reported in the literature. In
another hand, the results achieved contradict the consensus that
superhydrophobic surfaces always present inferior results in
active water collection. At the tests end, it was determined that
by providing the jumping of millimetric drops instead of the
micrometrics already reported, the superhydrophobic surfaces
developed here reached collection values of 4.9 (L/m2)/h which is
about 5 times higher than reported in the literature. To
understand the factors that lead to this result a study was made
using a thermal system composed by a Peltier cooling cell. Thus,
it was concluded that these jumps occurred due to two factors: the
morphological modifications caused by laser irradiation that
created nanometric, micrometer and even millimeter levels of
surface {{roughness;}} and the transition from the Cassie-Baxter
superhydrophobicity state, known as the Lotus effect, to the
impregnated Cassie-Baxter state, known as the petal effect.",
committee = "Corat, Evaldo Jos{\'e} (presidente/orientador) and Trava-Airoldi,
Vladimir Jesus and Machado, Jo{\~a}o Paulo Barros and Moro,
Jo{\~a}o Roberto",
englishtitle = "Study of the growth environment of monocrystalline diamond films
by MWPACVD",
language = "pt",
pages = "107",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3UPM4RE",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3UPM4RE",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "28 mar. 2024"
}