Tutkielmassa käsittelen kondensaatiota ja sen muodostumista hydrofiilisellä piioksidipinnalla olevaan moniseinäisten nanoputkien depositioon. Kondensaation depositioon
muodostamia aukkoja analysoimalla pyritään saamaan kuva siitä miten kondensaatio
vaikuttaa depositioon ja miten nanoputket vaikuttavat kondensaatioon.
Näytteinä käytettiin happiplasmalla hydrofiiliseksi käsiteltyä piioksidisirua, johon
tehtiin nanoputkidepositio pudottamalla nanoputkia sisältävää liuosta suurella nopeudella
pyörivälle näytteelle. Näytteillä tehtiin kolmea erilaista koetta. Kontaktikokeissa
pisara tuotiin kontaktiin näytteen kanssa, kondensaatiokokeissa pisara pidettiin
näytepinnan läheisyydessä ja jäähdytyskokeissa näytelevyä jäähdytettiin peltierjäähdyttimellä samalla kuvaten. Kaikki kokeet tehtiin hanskakaapissa korkeassa kosteudessa. Pääpaino tutkielmassa on kondensaatiokokeiden näytteillä ja niiden tuloksilla.
Suoritetuissa kokeissa pyrittiin eri parametrejä muuttamalla näkemään kunkin
parametrin
vaikutus kondensaatioon. Kokeissa muutettuja parametrejä olivat luovutuspisaran
etäisyys, ilmankosteus, luovutusaika, näytelevyn koko, deposition määrä ja piipinnan hydrofobisuus. Tämän lisäksi pyrittiin selvittämään tulosten analysointia
häiritsevän aukkojen irregulaarisuuden syitä. Näytteitä tutkittiin kuvaamalla niitä
optisella mikroskoopilla, minkä jälkeen otetuista kuvista analysoitiin aukkojen kokoa,
sijoittumista ja muotoa silmämääräisesti. Lisäksi pyyhkäisyelektronimikroskoopilla
kuvaamalla arvioitiin aukkojen muotoa, puhdistumista ja nanopartikkelien sijoittumista
aukoissa.
Yksittäisten kondensaation muodostamien aukkojen halkaisijat vaihtelevat 1-100
um:n välillä. Veden irrottamat partikkelit muodostavat verkkomaisen redeposition,
joka yleensä sijoittuu aukkojen reunaan. Redeposition lisäksi aukon puhdistusalueella
on partikkeleja, joiden määrä riippuu pinnan hydrofiilisyydestä ja deposition määrästä.
Parametreistä pienenevä etäisyys, suureneva kosteus ja pidentyvä aika lisäävät
kondensaatiota. Deposition määrä vaikuttaa hidastavan kondensaatiopisaroiden kasvua.
Testeissä havaittu aukkojen irregulaarisuus lisääntyy näytteen ollessa kosteassa
ilmassa ennen testiä, ja johtuu nukleaatiotiheyden kasvusta. Syytä tiheyden kasvamiseen
ei kuitenkaan saatu selvitettyä. Saatujen tulosten avulla tehtiin yksinkertainen
teoria kondensaation eri vaiheista koejärjestelmässä.
Tutkimuksia voitaisiin jatkaa monilla eri tavoilla. Yksi tapa olisi käyttää näytteiden
analysoitiin kuva-analyysialgoritmejä. Aukkojen puhdistusasteen tutkimiseksi
taas täytyisi kehittää keino poistaa kondensaatiopisarat ja irronneet partikkelit ennen
pisaran höyrystymistä. Lisäksi voitaisiin tehdä lisää mittauksia tilastollisten tulosten
saamiseksi tai jäähdytysmittauksia videokuvan saamiseksi prosessista.
...
