Multiescala estructuras agregadas por nanofibras impreso para superficies funcionales

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la ingeniería a la superficie para comprender la superficie funcional para la morfología tubular y la humectabilidad. La principal ventaja de nuestro enfoque es que permite una fabricación más rápida de nanomicroestructuras multiescala mediante el uso de solo un proceso de impresión con un filtro de óxido de aluminio anódico y una autoagregación de nanofibras. Después de la impronta, los patrones de superficie replicados inicialmente exhibieron superhidrofilicidad.

Podemos cambiar la disponibilidad superficial de las estructuras impresas mediante el uso de un tratamiento de origen UV y un recubrimiento monocapa autoensamblado. Obtenga un filtro de óxido de aluminio anódico, o AAO, con un tamaño de poro de 200 nanómetros, una altura de 60 micras y un diámetro de 25 mililitros. Limpie la superficie con tereftalato de polietileno, o película de PET, con acetona al 99,8% durante cinco minutos, seguido de 99,9.

alcohol isopropílico durante cinco minutos. Seque completamente la película durante tres minutos con una pistola de aire comprimido. A continuación, coloque la película de PET sobre una superficie plana sin contaminantes.

Añadir una gota de 0,1 mililitros de resina de poliuretano tipo acrilato curable UV con una viscosidad de 257,4 CPS en la superficie. Coloque el filtro AAO sobre la resina y presione uniformemente con un rodillo de goma de 32 milímetros de diámetro. La propagación de la resina se confirma visualmente.

El rodillo debe repetirse y empujarse con cuidado al presionar. El filtro AAO es frágil y puede romperse si se aplica una fuerza excesiva. Después de enrollar, exponga la muestra hecha con el filtro PET y AAO a la luz ultravioleta con una longitud de onda de 365 nanómetros durante 30 segundos para curar la resina.

Luego, sumerja la muestra curada en 100 mililitros de solución de hidróxido de sodio de dos molares durante 10 minutos para disolver el filtro. Las imágenes SEM muestran la superficie y la sección transversal de la estructura. Limpie la muestra con agua desionizada.

Luego, séquelo completamente durante tres minutos con una pistola de aire comprimido. Utilice el análisis de rayos X de dispersión de energía para confirmar que el sodio y el aluminio no se detectan y están completamente grabados. Para realizar el tratamiento de ozono UV, primero limpie la muestra con estructuras nano multiescala utilizando alcohol isopropílico durante cinco minutos y luego agua desionizada durante cinco minutos.

Seque el espécimen lavado con una pistola de aire comprimido durante tres minutos. Irradiar la muestra utilizando rayos UV durante 60 minutos utilizando un equipo de ozono UV con una intensidad de 25 milivatios por centímetro cuadrado. Para el autoensamblaje de OTS, coloque el lugar caliente dentro de la guantera y mantenga un entorno de nitrógeno para el proceso de deposición de vapor.

Para fines de filmación, demostraremos el procedimiento en simulacro fuera de una guantera. Coloque un vaso de precipitados en la placa calefactora y añada dos mililitros de solución OTS al vaso de precipitados con una pipeta. Cubra el vaso de precipitados con el vaso o plato hacia adentro, con la muestra hacia abajo en el vaso de precipitados.

Procese durante 60 minutos a 100 grados centígrados antes de sacar la muestra de la guantera. Para fabricar la superficie funcional mediante la inyección de lubricantes, deposite aproximadamente 0,2 mililitros por centímetro cuadrado de líquido de perfluorocarbono en el conjunto de nanofibras autoagregadas recubiertas de OTS. Observe el proceso de humectación del perfluorocarbono utilizando un microscopio óptico con un aumento de cinco a 20 veces.

Por último, retire el exceso de líquido de perfluorocarbono colocando la muestra en posición vertical durante unas horas. Aquí se muestran las estructuras nanomicro híbridas multiescala obtenidas por el proceso de impresión y la autoagregación derivada de la evaporación. Es difícil medir el ángulo de contacto debido a la superhidrofilicidad de la superficie fabricada.

Curiosamente, después del tratamiento con ozono UV con suficiente tiempo, la morfología de la superficie y la humectabilidad de la superficie cambian de superhidrofilicidad a hidrofobicidad, con un ángulo de contacto de 126,8 grados. Además, el ángulo de contacto se puede aumentar a 133,6 grados mediante un recubrimiento adicional de la monocapa automontada. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la superficie diseñada exploraran el cambio de funcionalidad y morfología de la superficie con el fenómeno de autoensamblaje y el tratamiento adecuado de la superficie.

Aunque este método puede proporcionar información sobre la modificación de la morfología y la humectabilidad de la superficie, también se puede aplicar a otras aplicaciones, como el tejido mediante bisturí, filtros ambientales, disruptores catalizadores o con óptica difusa, debido a sus estructuras porosas a mayor escala.