מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בשדה המהנדס למשטח בהבנת משטח פונקציונלי למורפולוגיה צינורית ויכולת הרטבה. היתרון העיקרי של הגישה שלנו הוא שהיא מאפשרת ייצור מהיר יותר של מבנים ננו-מיקרו רב-ממדיים על ידי שימוש בתהליך הטבעה בלבד עם מסנן תחמוצת אלומיניום אנודי וצבירה עצמית של סיבי ננו. לאחר ההטבעה, דפוסי פני השטח המשוכפלים הפגינו בתחילה סופר-הידרופיליות.

אנו יכולים לשנות את זמינות פני השטח של המבנים המוטבעים על ידי שימוש בטיפול במקור UV וציפוי חד שכבתי בהרכבה עצמית. השג מסנן תחמוצת אלומיניום אנודית, או AAO, בגודל נקבוביות של 200 ננומטר, גובה של 60 מיקרון וקוטר של 25 מיליליטר. נקה את המשטח עם פוליאתילן טרפתלט, או סרט PET, עם 99.8% אצטון למשך חמש דקות, ואחריו 99.9.

אלכוהול איזופרופיל למשך חמש דקות. יבש לחלוטין את הסרט למשך שלוש דקות בעזרת אקדח אוויר. לאחר מכן, הניחו את סרט ה-PET על משטח ישר ללא מזהמים.

הוסף טיפה של 0.1 מיליליטר של שרף מסוג פוליאוריטן אקרילט הניתן לריפוי UV עם צמיגות של 257.4 CPS על פני השטח. הנח את מסנן ה-AAO על השרף ולחץ באופן אחיד באמצעות גלגלת גומי בקוטר 32 מילימטרים. התפשטות השרף מאושרת ויזואלית.

יש לחזור על הרולר ולדחוף אותו בזהירות בעת הלחיצה. מסנן ה-AAO שביר ועלול להישבר אם מופעל כוח מופרז. לאחר הגלגול, חשוף את הדגימה המיוצרת עם מסנן PET ו-AAO לאור UV באורך גל של 365 ננומטר למשך 30 שניות כדי לרפא את השרף.

לאחר מכן, טבלו את הדגימה המתרפאת ב-100 מיליליטר של תמיסת נתרן הידרוקסיד שתי טוחנות למשך 10 דקות כדי להמיס את המסנן. תמונות ה-SEM מציגות את פני השטח וחתך הרוחב של המבנה. נקה את הדגימה במים נטולי יונים.

לאחר מכן, יבש אותו לחלוטין במשך שלוש דקות באמצעות אקדח אוויר. השתמש בניתוח רנטגן מפזר אנרגיה כדי לאשר שנתרן ואלומיניום אינם מזוהים וחרוטים לחלוטין. כדי לבצע את הטיפול באוזון UV, יש לנקות תחילה את הדגימה במבנים רב-ממדיים ננו-מיקרו באמצעות אלכוהול איזופרופיל למשך חמש דקות ולאחר מכן מים נטולי יונים למשך חמש דקות.

יבש את הדגימה השטופה בעזרת אקדח אוויר למשך שלוש דקות. הקרינו את הדגימה באמצעות קרני UV למשך 60 דקות באמצעות ציוד אוזון UV בעוצמה של 25 מילי-וואט לסנטימטר מרובע. להרכבה עצמית של OTS, מקם את המקום החם בתוך תא הכפפות, ושמור על סביבת חנקן לתהליך שקיעת האדים.

למטרות צילום נדגים את ההליך בדומה מחוץ לתא הכפפות. מניחים על הפלטה החמה ומוסיפים שני מיליליטר תמיסת OTS לכוס בעזרת פיפטה. מכסים את הכוס עם הזכוכית או הצלחת עם הפנים כלפי מעלה, כשהדגימה פונה כלפי מטה לתוך הכוס.

עבדו במשך 60 דקות בחום של 100 מעלות צלזיוס לפני הוצאת הדגימה מתא הכפפות. כדי לייצר את המשטח הפונקציונלי על ידי הזרקת חומרי סיכה, הפקידו כ-0.2 מיליליטר לסנטימטר רבוע של נוזל פרפלואורו-פחמן על מכלול הננו-סיבים המצטברים המצופים OTS. התבונן בתהליך ההרטבה של הפרפלואורו-פחמן באמצעות מיקרוסקופ אופטי בהגדלה של פי חמישה עד פי 20.

לבסוף, הסר את נוזל הפרפלואורו-פחמן העודף על ידי הנחת הדגימה במצב אנכי למשך מספר שעות. מבנים ננו-מיקרו-היברידיים רב-סקאלים המתקבלים על ידי תהליך ההטבעה וצבירה עצמית הנגזרת מאידוי מוצגים כאן. קשה למדוד את זווית המגע בגלל הסופר-הידרופיליות של המשטח המפוברק.

מעניין לציין כי לאחר טיפול באוזון UV עם מספיק זמן, מורפולוגיה של פני השטח ויכולת ההרטבה של פני השטח משתנות מסופר-הידרופיליות להידרופוביות, עם זווית מגע של 126.8 מעלות. יתר על כן, ניתן להגדיל את זווית המגע ל -133.6 מעלות על ידי ציפוי נוסף של השכבה החד-שכבתית בהרכבה עצמית. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום המשטח המהונדס לחקור את הפונקציונליות והמורפולוגיה של פני השטח משתנים עם תופעת ההרכבה העצמית וטיפול נכון בשטח.

למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי שינוי המורפולוגיה של פני השטח ויכולת ההרטבה, ניתן ליישם אותה גם על יישומים אחרים כגון רקמות באמצעות אזמל, מסננים סביבתיים, משבש זרזים או עם אופטיקה מפוזרת, בגלל המבנים הנקבוביים בקנה מידה גדול יותר.