Multiskalen Strukturen aggregiert nach aufgedruckten Nanofasern für funktionale Oberflächen

Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich "Engineer to Surface" zu beantworten, um die funktionelle Oberfläche für die röhrenförmige Morphologie und Benetzbarkeit zu verstehen. Der Hauptvorteil unseres Ansatzes besteht darin, dass er eine schnellere Herstellung von multiskaligen Nanomikrostrukturen ermöglicht, indem nur ein Prägeprozess mit einem anodischen Aluminiumoxidfilter und einer Selbstaggregation von Nanofasern verwendet wird. Nach der Prägung wiesen die replizierten Oberflächenmuster zunächst eine Superhydrophilie auf.

Wir können die Oberflächenverfügbarkeit der geprägten Strukturen durch den Einsatz von UV-Ursprungsbehandlung und selbstmontierter Monolayer-Beschichtung ändern. Besorgen Sie sich einen anodischen Aluminiumoxid- oder AAO-Filter mit einer Porengröße von 200 Nanometern, einer Höhe von 60 Mikrometern und einem Durchmesser von 25 Millilitern. Reinigen Sie die Oberfläche fünf Minuten lang mit Polyethylenterephthalat oder PET-Folie mit 99,8 % Aceton, gefolgt von 99,9 %.

Isopropylalkohol für fünf Minuten. Trocknen Sie die Folie drei Minuten lang mit einer Luftpistole vollständig ab. Legen Sie anschließend die PET-Folie auf eine ebene Fläche ohne Verunreinigungen.

Geben Sie einen 0,1-Milliliter-Tropfen UV-härtendes Polyurethan-Acrylat-Harz mit einer Viskosität von 257,4 CPS auf die Oberfläche. Setzen Sie den AAO-Filter auf das Harz und drücken Sie ihn gleichmäßig mit einer Gummiwalze mit einem Durchmesser von 32 Millimetern an. Die Ausbreitung des Harzes wird visuell bestätigt.

Die Rolle muss wiederholt und beim Pressen vorsichtig geschoben werden. Der AAO-Filter ist spröde und kann bei übermäßiger Krafteinwirkung brechen. Setzen Sie die mit dem PET- und AAO-Filter hergestellte Probe nach dem Walzen 30 Sekunden lang UV-Licht mit einer Wellenlänge von 365 Nanometern aus, um das Harz auszuhärten.

Tauchen Sie dann die ausgehärtete Probe 10 Minuten lang in 100 Milliliter zweimolare Natronlauge, um den Filter aufzulösen. Die REM-Bilder zeigen die Oberfläche und den Querschnitt der Struktur. Reinigen Sie die Probe mit entionisiertem Wasser.

Trocknen Sie es dann drei Minuten lang mit einer Luftpistole vollständig ab. Verwenden Sie die energiedispersive Röntgenanalyse, um zu bestätigen, dass Natrium und Aluminium nicht nachgewiesen und vollständig geätzt werden. Um die UV-Ozonbehandlung durchzuführen, reinigen Sie die Probe zunächst fünf Minuten lang mit nanomikromikroskaligen Strukturen unter Verwendung von Isopropylalkohol und dann fünf Minuten lang mit deionisiertem Wasser.

Trocknen Sie die gewaschene Probe drei Minuten lang mit einer Luftpistole. Bestrahlen Sie die Probe 60 Minuten lang mit UV-Strahlen mit UV-Ozongeräten mit einer Intensität von 25 Milliwatt pro Quadratzentimeter. Für die OTS-Selbstmontage platzieren Sie die heiße Stelle in der Glovebox und sorgen Sie für eine Stickstoffumgebung für den Gasphasenabscheidungsprozess.

Zu Filmzwecken werden wir das Verfahren in einer Attrappe außerhalb eines Handschuhfachs demonstrieren. Stellen Sie ein Becherglas auf die Heizplatte und geben Sie mit einer Pipette zwei Milliliter OTS-Lösung in das Becherglas. Decken Sie das Becherglas mit dem Glas oder der Platte nach oben ab, wobei die Probe nach unten in das Becherglas zeigt.

60 Minuten bei 100 Grad Celsius verarbeiten, bevor Sie die Probe aus dem Handschuhfach nehmen. Um die Funktionsoberfläche durch Einspritzen von Schmiermitteln herzustellen, scheiden Sie etwa 0,2 Milliliter pro Quadratzentimeter Perfluorkohlenstoffflüssigkeit auf die OTS-beschichtete selbstaggregierte Nanofaseranordnung ab. Beobachten Sie den Benetzungsprozess des Perfluorkohlenwasserstoffs mit einem optischen Mikroskop bei fünf- bis 20-facher Vergrößerung.

Entfernen Sie abschließend die überschüssige Perfluorkohlenwasserstoffflüssigkeit, indem Sie die Probe einige Stunden lang in eine vertikale Position bringen. Hier werden multiskalige Nanomikro-Hybridstrukturen gezeigt, die durch den Imprint-Prozess und die aus der Verdampfung abgeleitete Selbstaggregation erhalten wurden. Es ist schwierig, den Kontaktwinkel zu messen, da die hergestellte Oberfläche superhydrophil ist.

Interessanterweise ändern sich nach einer UV-Ozonbehandlung mit ausreichend Zeit die Oberflächenmorphologie und die Oberflächenbenetzbarkeit von Superhydrophilie zu Hydrophobie, mit einem Kontaktwinkel von 126,8 Grad. Darüber hinaus kann der Kontaktwinkel durch eine zusätzliche Beschichtung der selbstorganisierenden Monolage auf 133,6 Grad erhöht werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der technischen Oberflächen, um die Änderung der Oberflächenfunktionalität und -morphologie durch das Phänomen der Selbstorganisation und die richtige Oberflächenbehandlung zu untersuchen.

Obwohl diese Methode Einblicke in die Modifikation der Oberflächenmorphologie und Benetzbarkeit geben kann, kann sie aufgrund ihrer großflächigen porösen Strukturen auch auf andere Anwendungen angewendet werden, z. B. auf Gewebe mittels Skalpell, Umweltfilter, Katalysatordisruptoren oder mit diffusen Optiken.