Name: Ewolucja powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach narażonych na działanie promieni słonecznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: Poznaj ewolucję powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach stalowych narażonych na działanie promieni słonecznych. Ta metoda pozwala analizować zmiany chemiczne i topograficzne powierzchni w skali nanometrycznej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Finansowanie z Australijskiej Rady ds. Badań Naukowych (Numer Projektu IH130100017) jest wdzięczne. Autorzy dziękują Ośrodkowi Mikroskopii i Mikroanalizy RMIT (RMMF) za udostępnienie narzędzi do charakteryzacji. Badania te podjęto również na linii badawczej Infrared Microscopectroscopy w australijskim synchrotronie Victoria w Australii.

1. Próbki stali
<ol>
	<li>Nabyć od komercyjnego dostawcy próbki stali o grubości 1 mm. 
	UWAGA: Próbki zostały powlecione poliestrem lub poliestrem powleczonym nanocząsteczkami krzemionki.</li>
	<li>Wyeksponować próbki na działanie światła słonecznego w Rockhampton, Queensland, Australia: pobierać próbki w odstępach jednorocznych i pięcioletnich w ciągu całkowitego okresu 5 lat. Wyciąć z paneli próbnych okrągłe dyski o średnicy 1 cm za pomocą dziurkacza.</li>
	<li>Przed charakterystyką powierzchni wypłukać próbki wodą dwukrotnie destylowaną, a następnie wysuszyć przy użyciu azotu (99,99%). Wszystkie próbki przechowywać w szczelnych pojemnikach, aby zapobiec adsorpcji zanieczyszczeń z powietrza na powierzchni (Rycina 1).</li>
</ol>
<img alt="Ustawienie szalki Petriego do pomiaru równowagi statycznej; okrągłe dyski, zaznaczona odległość 1 cm." src="/files/ftp_upload/54309/54309fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Przygotowanie metalowych dysków z powłoką na bazie poliestru. Próbki przechowywano w pojemnikach do momentu użycia. <a href="http://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/54309/54309fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
2. Chemiczna i fizykochemiczna charakterystyka powierzchni
<ol>
	<li>Analiza chemii powierzchni za pomocą spektroskopii fotoelektronów w promieniach X.
	<ol>
		<li>Przeprowadź spektroskopię fotoelektronów w promieniach X (XPS) przy użyciu monochromatycznego źródła promieniowania X (Al Kα, hν = 1486.6 eV) pracującego z mocą 150 W. 
		UWAGA: Rozmiar plamki wykorzystywanej wiązki promieniowania X wynosi 400 µm średnicy.</li>
		<li>Umieść próbki na płytce obiektowej. Wprowadź płytkę obiektową do komory próżniowej XPS, a następnie odessaj powietrze z komory. Odczekaj, aż próżnia w komorze osiągnie wartość ~1 × 10-9 mbar.</li>
		<li>W oprogramowaniu do spektroskopii fotoelektronów wybierz opcję „Flood Gun”, aby naświetlić próbki elektronami o niskiej energii w celu przeciwdziałania ładowaniu powierzchniowemu.</li>
		<li>Wybierz „Insert”&gt;„Point”&gt;„Point”, aby wprowadzić punkt analizy. 
		UWAGA: Będzie to miejsce, w którym przeprowadzona zostanie analiza. Włącz funkcję automatycznej wysokości, aby uzyskać optymalną wysokość dla akwizycji.</li>
		<li>Wybierz „Insert”&gt;„Spectrum”&gt;„Multi Spectrum”, aby dodać skany dla tego punktu. 
		UWAGA: Spowoduje to otwarcie okna z układem okresowym; wybierz pierwiastek, klikając na niego, aby go zaznaczyć.</li>
		<li>Po skonfigurowaniu eksperymentów naciśnij polecenie „Play”, aby rozpocząć skanowanie.</li>
		<li>Wybierz polecenie „Peak Fit”, a następnie polecenia „Add Peak” i „Fit All Level”, aby rozdzielić chemicznie odmienne gatunki w widmach wysokiej rozdzielczości. 
		UWAGA: Ten krok wykorzystuje algorytm Shirleya do usunięcia tła oraz dopasowanie Gaussa-Lorentza do dekonwolucji widm19.</li>
		<li>Wybierz wszystkie widma wysokiej rozdzielczości oraz widma przeglądowe. Wybierz opcję „Charge Shift”, aby skorygować widma, używając składnika węglowodorowego piku C 1s (energia wiązania 285.0 eV) jako referencji.</li>
		<li>Po korekcie ładunku wybierz opcję „Export”, aby wygenerować tabelę danych względnych stężeń atomowych pierwiastków na podstawie pola piku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Chemia powierzchni 
	UWAGA: Analizę chemii powierzchni przeprowadź za pomocą mikro-spektroskopii w podczerwieni z tłumieniem całkownego odbicia (ATR-IR) na linii spektroskopii w podczerwieni (IR) w Australian Synchrotron w następujący sposób:
	<ol>
		<li>Umieść próbki na stoliku mikroskopu. Otwórz opcję „Start Video Assisted Measurement” lub „Start Measurement without 3D”. Włącz tryb „VIS”. Użyj obiektywu, aby ustawić ostrość na powierzchni próbki. Naciśnij „Snapshot/Overview”, aby wykonać żądane zdjęcia. 
		UWAGA: Jako tło można zastosować płytkę z CaF2 o grubości 0.5 mm.</li>
		<li>Przenieś obiektyw ATR do próbki. Ostrożnie przesuń stolik, aby umieścić kryształ germanu wielokrotnego odbicia pod kątem 45° (indeks refrakcji 4) 1-2 mm nad powierzchniami. Kliknij prawym przyciskiem myszy w oknie podglądu na żywo. Wybierz „Start Measurement”&gt;„Change Measurement Parameters”. Wybierz opcję „Never use existing BG for all positions”. 
		UWAGA: Dzięki temu nie będą pobierane widma tła dla każdego punktu pomiarowego.</li>
		<li>Narysuj mapę na ekranie wideo, aby wybrać obszar zainteresowania. Kliknij czerwony kwadrat apertury i wybierz „Aperture”&gt;„Change Aperture”. Zmień rzeczywiste ustawienia „Knife Edge Aperture” na X = 20 µm i Y = 20 µm.</li>
		<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy na nowym kwadracie apertury i przejdź do „Aperture”&gt; „Set all Apertures to selected Apertures”. Naciśnij ikonę „Measurement”, aby rozpocząć skanowanie. Zapisz dane. 
		UWAGA: Indeks refrakcji kryształu Ge wynosi 4, zatem apertura 20 µm × 20 µm zdefiniuje rozmiar plamki 5 µm × 5 µm. Krok ten pozwoli na konfigurację mapowania FTIR z aperturą 20 na 20 µm, co odpowiada plamce 5 µm na 5 µm przechodzącej przez kryształ w maksymalnym zakresie liczb falowych od 4,000 do 850 cm-1.</li>
		<li>Otwórz plik główny za pomocą oprogramowania do spektroskopii. Wybierz interesujący pik na widmach IR. Kliknij prawym przyciskiem myszy na interesującym piku. Wybierz „Integration”&gt;„Integration”. Pozwoli to na stworzenie dwuwymiarowych map w fałszywych kolorach.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pomiary zwilżalności powierzchni 
	UWAGA: Pomiar zwilżalności przeprowadź za pomocą goniometru kąta zwilżania wyposażonego w nanodozownik19.
	<ol>
		<li>Umieść próbkę na stoliku. Dostosuj pozycję zestawu z mikrosyringą tak, aby końcówka igły znajdowała się mniej więcej w jednej czwartej wysokości okna podglądu wideo.</li>
		<li>Podnieś próbkę wzdłuż osi z, aż odległość między próbką a powierzchnią wyniesie około 5 mm. Przesuwaj syringę w dół, aż kropla dwukrotnie destylowanej wody dotknie powierzchni. Przesuń syringę z powrotem do pozycji wyjściowej.</li>
		<li>Wybierz polecenie „Run”, aby zarejestrować uderzenie kropli wody o powierzchnię przez okres 20 s za pomocą monochromatycznej kamery CCD zintegrowanej ze sprzętem.</li>
		<li>Wybierz polecenie „Stop”, aby uzyskać serię obrazów.</li>
		<li>Wybierz polecenie „Contact Angle”, aby zmierzyć kąty zwilżania na podstawie uzyskanych obrazów. Powtórz pomiary kąta zwilżania w trzech losowych miejscach dla każdej próbki.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Wizualizacja topografii powierzchni
<ol>
	<li>Pomiar profilometrii optycznej. 
	UWAGA: Przyrząd pracuje w trybie pionowej interferometrii skanującej w białym świetle.
	<ol>
		<li>Umieścić próbki na stoliku mikroskopu. 
		UWAGA: Należy upewnić się, że między obiektywem a stolikiem znajduje się wystarczająca przerwa (np. &gt;15 mm).</li>
		<li>Ustawić ostrość na powierzchni za pomocą obiektywu 5×, sterując osią z, aż na ekranie pojawią się prążki. Nacisnąć polecenie „Auto”, aby zoptymalizować intensywność. Nacisnąć polecenie „Measurement”, aby rozpocząć skanowanie. Zapisać pliki źródłowe.</li>
		<li>Powtórzyć krok 3.1.2 dla obiektywów 20× i 50×.</li>
		<li>Przed statystyczną analizą chropowatości nacisnąć opcję „Remove Tilt”, aby usunąć falistość powierzchni. Nacisnąć opcję „Contour”, aby przeanalizować parametry chropowatości. Kliknąć opcję „3Di”, aby wygenerować trójwymiarowe obrazy z plików profilometrii optycznej przy użyciu kompatiblego oprogramowania20.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Skaningowa mikroskopia sił atomowych (AFM)
	<ol>
		<li>Umieścić próbki na stalowych krążkach. Włożyć krążki stalowe do uchwytu magnetycznego.</li>
		<li>Wykonać skanowanie AFM w trybie stukowym (tapping mode)21. Do obrazowania powierzchni mechanicznie załadować sondy krzemowe domieszkowane fosforem o stałej sprężystości 0.9 N/m, promieniu krzywizny wierzchołka 8 nm i częstotliwości rezonansowej ∼20 kHz.</li>
		<li>Ręcznie ustawić odbicie lasera na wsporniku. Wybrać polecenie „Auto Tune”, a następnie nacisnąć polecenie „Tune”, aby nastroić wspornik AFM do optymalnej częstotliwości rezonansowej podanej przez producenta.</li>
		<li>Ustawić ostrość na powierzchni. Przesunąć wierzchołki blisko powierzchni próbki. Kliknąć polecenie Engage, aby przyłożyć wierzchołki AFM do powierzchni.</li>
		<li>Wpisać „1 Hz” w polu prędkości skanowania. Wybrać obszary skanowania. Nacisnąć polecenie „Run”, aby wykonać skanowanie. Powtórzyć skanowanie dla co najmniej dziesięciu obszarów z każdej z pięciu próbek dla każdego stanu.</li>
		<li>Wybrać opcję wyrównywania (leveling), aby przetworzyć otrzymane dane topograficzne. Zapisać pliki źródłowe.</li>
		<li>Otworzyć kompatbilne oprogramowanie AFM. Wczytać plik źródłowy AFM. Nacisnąć polecenie „Leveling”, aby usunąć nachylenie powierzchni. Nacisnąć polecenie „Smoothen”, aby usunąć tło.</li>
		<li>Nacisnąć „Statistical Parameters Analysis”, aby wygenerować statystyczną chropowatość 21.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Analiza statystyczna
<ol>
	<li>Przedstaw wyniki w postaci wartości średniej i odchylenia standardowego. Przeprowadź statystyczną obróbkę danych, stosując parzyste dwustronne testy t-Studenta w celu oceny spójności wyników. Przyjmij wartość p &lt;0,05 jako poziom istotności statystycznej.</li>
</ol>

<ol><li>Fathima Sabirneeza, A. A., Geethanjali, R., Subhashini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymeric+corrosion+inhibitors+for+iron+and+its+alloys%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Commun%22%5BJournal%5D)">Polymeric corrosion inhibitors for iron and its alloys: A review.</a> Chem. Eng. Commun. 202 (2), 232-244 (2015).</li>
<li>Gupta, R. K., Birbilis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+nanocrystalline+structure+and+processing+route+on+corrosion+of+stainless+steel%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Corros.+Sci%22%5BJournal%5D)">The influence of nanocrystalline structure and processing route on corrosion of stainless steel: A review.</a> Corros. Sci. 92, 1-15 (2015).</li>
<li>Lee, H. S., Ismail, M. A., Choe, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arc+thermal+metal+spray+for+the+protection+of+steel+structures%3A+An+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Corros.+Rev%22%5BJournal%5D)">Arc thermal metal spray for the protection of steel structures: An overview.</a> Corros. Rev. 33 (1-2), 31-61 (2015).</li>
<li>Moore, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMoore%2C+G+%22Corrosion+challenges+-+urban+water+industry%22">Corrosion challenges - urban water industry</a>. , The Australasian Corrosion Association Inc. (2010).</li>
<li>Hays, G. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHays%2C+GF+%22World+Corrosion+Organization%22">World Corrosion Organization</a>. , (2013).</li>
<li>Koch, G. H., Brongers, M. P. H., Thompson, N. G., Virmani, P. Y., Payer, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corrosion+cost+and+preventive+strategies+in+the+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22CC+Technologies+Laboratories%2C+Incorporated%3B+NACE+International%3B+Federal+Highway+Administration%2C+NACE+International%22%5BJournal%5D)">Corrosion cost and preventive strategies in the United States.</a> CC Technologies Laboratories, Incorporated; NACE International; Federal Highway Administration, NACE International. , (2002).</li>
<li>Pojtanabuntoeng, T., Singer, M., Nesic, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPojtanabuntoeng%2C+T+%22Corrosion+2011%22">Corrosion 2011</a>. , Houston, TX. (2011).</li>
<li>Jas̈niok, T., Jas̈niok, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJas%CC%88niok%2C+T+%227th+Scientific-Technical+Conference+on+Material+Problems+in+Civil+Engineering%2C+MATBUD+2015%22">7th Scientific-Technical Conference on Material Problems in Civil Engineering, MATBUD 2015</a>. Tracz, T., Hager, I. , Elsevier Ltd. 316-323 (2015).</li>
<li>Cambier, S. M., Posner, R., Frankel, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coating+and+interface+degradation+of+coated+steel%2C+Part+1%3A+Field+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Coating and interface degradation of coated steel, Part 1: Field exposure.</a> Electrochim. Acta. 133, 30-39 (2014).</li>
<li>Barletta, M., Gisario, A., Puopolo, M., Vesco, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scratch%2C+wear+and+corrosion+resistant+organic+inorganic+hybrid+materials+for+metals+protection+and+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Des%22%5BJournal%5D)">Scratch, wear and corrosion resistant organic inorganic hybrid materials for metals protection and barrier.</a> Mater. Des. 69, 130-140 (2015).</li>
<li>Fu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+theoretical+study+on+the+inhibition+performances+of+quinoxaline+and+its+derivatives+for+the+corrosion+of+mild+steel+in+hydrochloric+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Experimental and theoretical study on the inhibition performances of quinoxaline and its derivatives for the corrosion of mild steel in hydrochloric acid.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 51 (18), 6377-6386 (2012).</li>
<li>Hattori, M., Nishikata, A., Tsuru, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EIS+study+on+degradation+of+polymer-coated+steel+under+ultraviolet+radiation%5BTitle%5D)+AND+%22Corros.+Sci%22%5BJournal%5D)">EIS study on degradation of polymer-coated steel under ultraviolet radiation.</a> Corros. Sci. 52 (6), 2080-2087 (2010).</li>
<li>Yang, X. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weathering+degradation+of+a+polyurethane+coating%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Degrad.+Stab%22%5BJournal%5D)">Weathering degradation of a polyurethane coating.</a> Polym. Degrad. Stab. 74 (2), 341-351 (2001).</li>
<li>Armstrong, R. D., Jenkins, A. T. A., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+into+the+uv+breakdown+of+thermoset+polyester+coatings+using+impedance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Corros.+Sci%22%5BJournal%5D)">An investigation into the uv breakdown of thermoset polyester coatings using impedance spectroscopy.</a> Corros. Sci. 37 (10), 1615-1625 (1995).</li>
<li>Zhou, W., Liu, M., Chen, N., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corrosion+properties+of+sol-gel+silica+coatings+on+phosphated+carbon+steel+in+sodium+chloride+solution%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Sol.+Gel.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Corrosion properties of sol-gel silica coatings on phosphated carbon steel in sodium chloride solution.</a> J. Sol. Gel. Sci. Technol. 76 (2), 358-371 (2015).</li>
<li>Hollamby, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+polyester+coating+incorporating+functionalized+mesoporous+carriers+for+the+holistic+protection+of+steel+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Hybrid polyester coating incorporating functionalized mesoporous carriers for the holistic protection of steel surfaces.</a> Adv. Mater. 23 (11), 1361-1365 (2011).</li>
<li>Borisova, D., Möhwald, H., Shchukin, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesoporous+silica+nanoparticles+for+active+corrosion+protection%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Mesoporous silica nanoparticles for active corrosion protection.</a> ACS Nano. 5 (3), 1939-1946 (2011).</li>
<li>Wang, M., Liu, M., Fu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+intelligent+anticorrosion+coating+based+on+pH-responsive+smart+nanocontainers+fabricated+via+a+facile+method+for+protection+of+carbon+steel%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">An intelligent anticorrosion coating based on pH-responsive smart nanocontainers fabricated via a facile method for protection of carbon steel.</a> J. Mater. Chem. A. 3 (12), 6423-6431 (2015).</li>
<li>Truong, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+nano-scale+surface+roughness+on+bacterial+adhesion+to+ultrafine-grained+titanium%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The influence of nano-scale surface roughness on bacterial adhesion to ultrafine-grained titanium.</a> Biomaterials. 31 (13), 3674-3683 (2010).</li>
<li>Nečas, D., Klapetek, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gwyddion%3A+An+open-source+software+for+SPM+data+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Cent.+Eur.+J.+Phys%22%5BJournal%5D)">Gwyddion: An open-source software for SPM data analysis.</a> Cent. Eur. J. Phys. 10 (1), 181-188 (2012).</li>
<li>Crawford, R. J., Webb, H. K., Truong, V. K., Hasan, J., Ivanova, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+topographical+factors+influencing+bacterial+attachment%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Surface topographical factors influencing bacterial attachment.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 179-182, 142-149 (2012).</li>
<li>Allen, N. S., Edge, M., Mohammadian, M., Jones, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physicochemical+aspects+of+the+environmental+degradation+of+poly%28ethylene+terephthalate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Degrad.+Stab%22%5BJournal%5D)">Physicochemical aspects of the environmental degradation of poly(ethylene terephthalate).</a> Polym. Degrad. Stab. 43 (2), 229-237 (1994).</li>
<li>Newman, C. R., Forciniti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+ultraviolet+photodegradation+of+rigid+polyurethane+foams%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Modeling the ultraviolet photodegradation of rigid polyurethane foams.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 40 (15), 3346-3352 (2001).</li>
<li>Ivanova, E. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrio+fischeri+and+Escherichia+coli+adhesion+tendencies+towards+photolithographically+modified+nanosmooth+poly+%28tert-butyl+methacrylate%29+polymer+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnol.+Sci.+Appl%22%5BJournal%5D)">Vibrio fischeri and Escherichia coli adhesion tendencies towards photolithographically modified nanosmooth poly (tert-butyl methacrylate) polymer surfaces.</a> Nanotechnol. Sci. Appl. 1, 33-44 (2008).</li>
<li>Biggs, S., Lukey, C. A., Spinks, G. M., Yau, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+atomic+force+microscopy+study+of+weathering+of+polyester%2Fmelamine+paint+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Org.+Coat%22%5BJournal%5D)">An atomic force microscopy study of weathering of polyester/melamine paint surfaces.</a> Prog. Org. Coat. 42 (1-2), 49-58 (2001).</li>
<li>Signor, A. W., VanLandingham, M. R., Chin, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+ultraviolet+radiation+exposure+on+vinyl+ester+resins%3A+Characterization+of+chemical%2C+physical+and+mechanical+damage%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Degrad.+Stab%22%5BJournal%5D)">Effects of ultraviolet radiation exposure on vinyl ester resins: Characterization of chemical, physical and mechanical damage.</a> Polym. Degrad. Stab. 79 (2), 359-368 (2003).</li>
<li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corrosion-resistance%2C+robust+and+wear-durable+highly+amphiphobic+polymer+based+composite+coating+via+a+simple+spraying+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Org.+Coat%22%5BJournal%5D)">Corrosion-resistance, robust and wear-durable highly amphiphobic polymer based composite coating via a simple spraying approach.</a> Prog. Org. Coat. 82, 74-80 (2015).</li>
<li>Liszka, B. M., Lenferink, A. T. M., Witkamp, G. J., Otto, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+micro-spectroscopy+for+quantitative+thickness+measurement+of+nanometer+thin+polymer+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Raman+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Raman micro-spectroscopy for quantitative thickness measurement of nanometer thin polymer films.</a> J. Raman Spectrosc. 46 (12), 1230-1234 (2015).</li>
<li>Alghunaim, A., Kirdponpattara, S., Newby, B. M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+for+determining+contact+angle+and+wettability+of+powders%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technol%22%5BJournal%5D)">Techniques for determining contact angle and wettability of powders.</a> Powder Technol. 287, 201-215 (2016).</li>
<li>Treviño, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Erosive+wear+of+plasma+electrolytic+oxidation+layers+on+aluminium+alloy+6061%5BTitle%5D)+AND+%22Wear%22%5BJournal%5D)">Erosive wear of plasma electrolytic oxidation layers on aluminium alloy 6061.</a> Wear. 301 (1-2), 434-441 (2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Powłoki poliestrowe są szeroko stosowane w celu ochrony stalowych podłoży przed korozją, która występuje na niepowlekanych powierzchniach w wyniku gromadzenia się wilgoci i zanieczyszczeń. Stosowanie powłok poliestrowych może chronić stal przed korozją, jednak długoterminowa skuteczność tych powłok jest ograniczona w przypadku ekspozycji na wysokie poziomy promieniowania ultrafioletowego w warunkach wysokiej wilgotności, co ma miejsce w klimatach tropikalnych. Nanocząsteczki krzemionki mogą być nanoszone na powierzchnię ...

Korozja środowiskowa metali w środowisku jest zarówno powszechna, jak i kosztowna1-3. Niedawne badanie przeprowadzone przez Australasian Corrosion Association (ACA) wykazało, że korozja metali spowodowała roczny koszt w wysokości 982 milionów dolarów, co było bezpośrednio związane z degradacją aktywów i infrastruktury przez korozję metaliczną w przemyśle wodnym4. Z perspektywy międzynarodowej Światowa Organizacja Korozji oszacowała, że korozja metali jest odpowiedzialna za bezpośrednie koszty w wysokości 3,3 biliona dolarów, czyli ponad 3%światowego PKB. Proces cynkowania jako metoda zapobiegania korozji jest szeroko stosowany w celu wydłużenia żywotności materiału stalowego6. Jednak w wilgotnym i subtropikalnym klimacie woda ma tendencję do skraplania się w małych kieszeniach lub rowkach na powierzchni stali ocynkowanej, co prowadzi do przyspieszenia szybkości korozji poprzez korozję wgłębną7,8. Termoutwardzalne powłoki polimerowe na bazie poliestrów zostały opracowane w celu pokrycia podłoża ze stali ocynkowanej, zwiększając ich zdolność do wytrzymywania wilgotnych warunków atmosferycznych dla przedmiotów takich jak anteny satelitarne, meble ogrodowe, urządzenia klimatyzacyjne lub rolniczy sprzęt budowlany9-11. Niestety, stwierdzono, że na powłoki polimerowe na powierzchniach stalowych znacznie niekorzystnie wpływa obecność wysokiego poziomu promieniowania ultrafioletowego (UV)12-14. Powłoki składające się z nanocząstek krzemionki (SiO2) rozmieszczonych na warstwie polimeru są szeroko stosowane w celu zwiększenia ich odporności na korozję, zużycie, rozdarcie i degradację15,16. Skłonność ochronnych powłok polimerowych do tworzenia porów i pęknięć można zmniejszyć poprzez wprowadzenie nanocząstek (NP), które przyczyniają się do biernej zablokowania inicjacji korozji17,18. Również stabilność mechaniczna ochronnej warstwy polimerowej może zostać poprawiona przez włączenie nanocząsteczek. Powłoki te działają jednak jako pasywne bariery fizyczne i w porównaniu z podejściem cynkowanym nie mogą aktywnie hamować rozprzestrzeniania się korozji.
Dogłębne zrozumienie wpływu, jaki wysoki poziom ekspozycji na światło ultrafioletowe w wilgotnych warunkach na te powłoki metalowe nie został jeszcze uzyskany. W artykule wykorzystano szeroki zakres technik analizy powierzchni, w tym rentgenowską spektroskopię fotoelektronów (XPS), mikrospektroskopię w podczerwieni z tłumieniem całkowitego odbicia (ATR IR), goniometrię kąta zwilżania, profilowanie optyczne i mikroskopię sił atomowych (AFM) w celu zbadania zmian powierzchni powłok stalowych przygotowanych z poliestru pokrytego nanocząstkami krzemionki i nanocząstkami krzemionki (nanocząstki krzemionki/poliester) po ekspozycji na światło słoneczne. Ponadto celem tej pracy jest przedstawienie zwięzłego, praktycznego przeglądu ogólnych technik charakterystyki w celu zbadania zwietrzałych próbek.

<table><tbody><tr><td>Podłoże stalowe powlekane poliestrem Podłoże stalowe powlekane poliestrem z nanocząstkami krzemionki</td><td>Próbki stali</td><td></td> BlueScope <td>dostarczone przez firmę</td></tr><tr><td>Millipore PetriSlideTM&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>PDMA04700</td><td>Przechowywanie próbek</td></tr><tr><td>Thermo ScientificTM K-alpha rentgenowski spektrometr fotoelektronów</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>IQLAADGAAFFACVMAHV</td> Przejęcie systemu danych <td>widm XPS</td></tr><tr><td>Avantage</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>IQLAADGACKFAKRMAVI</td><td>Analiza widm XPS</td></tr><tr><td>Mikroskop A Bruker Hyperion 2000&nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Zintegrowany instrument synchrotronowy</td></tr><tr><td>Bruker Opus v. 7.2</td><td>Oprogramowanie do analizy ATR-IR</td><td>Bruker Corporation</td><td></td></tr><tr><td>Goniometr kąta zwilżania, FTA1000c</td><td>First Ten & ngstroms Inc., VA, Stany Zjednoczone</td><td></td><td>Pomiar zwilżalności powierzchni</td></tr><tr><td>FTA v. 2.0</td><td>First Ten & Aring; ngstroms Inc., VA, Stany Zjednoczone</td><td></td><td>Kątownik zwilżania wody Anaylyzing</td></tr><tr><td>Profiler optyczny, Wyko NT1100&nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Pomiar topografii powierzchni</td></tr><tr><td>Mikroskop sił atomowych Innova&nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Pomiar topografii powierzchni</td></tr><tr><td>Sondy krzemowe domieszkowane fosforem, MPP-31120-10</td><td>Sondy AFM</td><td>Bruker Corporation</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie Gwyddion</td><td>http://gwyddion.net/</td><td></td> <td>Oprogramowanie służące do pomiaru profilowania optycznego i danych AFM</td></tr></tbody></table>

ewolucja powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach narażonych na działanie promieni słonecznych

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

Korozja powierzchni metalowych jest powszechna w środowisku i stanowi duży problem w wielu dziedzinach, w tym między innymi w wojsku, transporcie, lotnictwie, budownictwie i przemyśle spożywczym. Poliester i powłoki zawierające zarówno nanocząstki poliestru, jak i krzemionki (SiO2NPs) są szeroko stosowane do ochrony podłoży stalowych przed korozją. W tym badaniu wykorzystaliśmy rentgenowską spektroskopię fotoelektronów, mikrospektroskopię w podczerwieni z tłumieniem całkowitego odbicia, pomiary kąta zwilżania wody, profilowanie optyczne i mikroskopię sił atomowych, aby zapewnić wgląd w to, w jaki sposób ekspozycja na światło słoneczne może powodować zmiany w integralności powłok w mikro i nanoskali. Za pomocą profilometrii optycznej nie wykryto istotnych zmian w mikrotopografii powierzchni, jednak statystycznie istotne zmiany powierzchni w nanoskali wykryto za pomocą mikroskopii sił atomowych. Analiza rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów i danych z mikrospektroskopii w podczerwieni o całkowitym odbiciu z osłabieniem wykazała, że degradacja grup estrowych nastąpiła poprzez ekspozycję na światło ultrafioletowe w celu wytworzenia rodników COO·, -H2C·, -O·, -CO·. Podczas procesu degradacji wytwarzane były również CO i CO2 .

Zebrano próbki stali z powłoką, które były wystawione na działanie światła słonecznego przez jeden lub pięć lat, a następnie przeprowadzono pomiary kąta zwilżania wodą, aby ustalić, czy ekspozycja ta spowodowała zmianę hydrofobowości powierzchni (Rysunek 2).
<img alt="Analiza kąta zwilżania wodą; powierzchnie z poliestru i krzemionki/poliestru w czasie; schematy i wykres słupkowy." src="/files/ftp_upload/54309/54309fig2.jpg" data-altupdatedat="...

Badano dwa rodzaje powierzchni, stal pokrytą poliestrem i poliester pokryty warstwą nanocząsteczek krzemionki. Obie powierzchnie zostały wystawione na działanie promieni słonecznych, które spowodowały znaczne zmiany w chemii i topografii powierzchni w nanoskali.

Ewolucja powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach narażonych na działanie promieni słonecznych

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

Ogólnym celem tej metodologii jest zbadanie zmian na powierzchni powłok stalowych przygotowanych z poliestru oraz poliestru powleczonego nanocząsteczkami krzemionki po wystawieniu ich na działanie światła słonecznego. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinach przemysłowych, takich jak powłoki nano oraz antykorozyjne. Główną zaletą tej techniki jest zapewnienie kompleksowego zrozumienia zachowania nanopowłok narażonych na warunki atmosferyczne.Procedurę zaprezentują Jitraporn Vongsvivut i Vi Khanh Truong z naszych laboratoriów. Najpierw należy opłukać próbki stali, które były wcześniej wystawione na działanie światła słonecznego, wodą dwukrotnie destylowaną, a następnie osuszyć je za pomocą gazu azotowego. Próbki należy przechowywać w szczelnym pojemniku, aby zapobiec adsorpcji zanieczyszczeń z powietrza na ich powierzchni.Przeanalizuj chemię powierzchni próbki za pomocą mikrospektroskopii w podczerwieni z osłabionym całkowitym odbiciem, czyli ATRIR. Najpierw otwórz ramię jednostki ATR i umieść próbkę na aluminiowym dysku w jednostce ATR znajdującej się na stole mikroskopu. Podnieś platformę z próbką w jednostce ATR do góry i za pomocą obiektywu

the-evolution-silica-nanoparticle-polyester-coatings-on-surfaces

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Wykorzystaliśmy chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą do osadzania cienkich warstw o grubości od kilku nm do kilkuset nm na nanocząsteczkach wykonanych z różnych materiałów. Następnie trawimy materiał rdzenia, aby wytworzyć puste w środku nanopowłoki, których przepuszczalność jest kontrolowana przez grubość powłoki. Charakteryzujemy przepuszczalność tych powłok dla małych substancji rozpuszczonych i wykazujemy, że bariery te mogą zapewniać przedłużone uwalnianie materiału rdzenia...

Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych w plazmie

Nanocząstki krzemionki zostały przygotowane przy użyciu katalizy kwasowej prekursora siloksanu i technik syntezy wspomaganych mikrofalami, co spowodowało kontrolowany wzrost nanomateriałów o średnicy od 30 do 250 nm. Dynamikę wzrostu można kontrolować, zmieniając początkowe stężenie kwasu krzemowego, czas reakcji i temperaturę reakcji.

Otrzymywanie nanocząstek krzemionki za pomocą katalizy kwasowej wspomaganej mikrofalami

Ten artykuł skupi się na rozwijaniu powierzchni pokrytych polimerem do długotrwałej, stabilnej hodowli ludzkich hepatocytów pochodzących z komórek macierzystych.

Stabilizacja fenotypu wątrobowokomórkowego przy użyciu zoptymalizowanych powierzchni syntetycznych

Opisujemy protokół modyfikacji powinowactwa komórek powierzchni rusztowania w środowisku wodnym. Metoda wykorzystuje fotokatalizę dwutlenku tytanu do rozkładu filmu organicznego w obszarze napromieniowanym światłem. Pokazujemy, że można go wykorzystać do tworzenia mikrodomen białek rusztowań, zarówno ex situ, jak i in situ.

Fotowzorcowanie białek i komórek w środowisku wodnym za pomocą fotokatalizy TiO2

W tym artykule przedstawiono eksperymentalny protokół badania aerozolizacji cząstek produktu pod wpływem ścierania i warunków atmosferycznych. Przedstawiono wyniki badań nad emisją nanomateriałów inżynieryjnych w postaci aerozoli. Szczegółowy opis przebiegu eksperymentu jest szczegółowo opisany.

Protokół doświadczalny do badania aerozolizacji cząstek produktu pod wpływem ścierania i warunków atmosferycznych

Ten artykuł przedstawia protokół produkcji nanocząsteczek na bazie białek, który zmienia hydrofobową powierzchnię na hydrofilową. Wyprodukowana nanocząstka jest zespołem kopolimerów diblokowych gliadyny i cyjanoakrylanu. Natryskiwanie wytworzonej nanocząstki zmienia powierzchnię materiału docelowego na powierzchnię hydrofilową.

Protokół wytwarzania nanocząstek gliadyny-cyjanoakrylanu do powlekania hydrofilowego

Tutaj prezentujemy niezawodną metodę monitorowania inkorporacji nanocząstek do matrycy gospodarza polimeru poprzez enkapsulację pęcznienia. Pokazujemy, że stężenie powierzchniowe kropek kwantowych selenku kadmu można dokładnie zobrazować za pomocą przekrojowego obrazowania fluorescencyjnego.

Zaawansowana analiza składu kompozytów nanocząstkowo-polimerowych z wykorzystaniem bezpośredniego obrazowania fluorescencyjnego

Ten manuskrypt proponuje metodę miękkiej chemii do syntezy superhydrofobowych, powlekanych TiO 2 pustych szklanych mikrosfer (HGM) o wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone.

Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii

Ten raport szczegółowo opisuje zainicjowane mikrofalowo podejście do osadzania funkcjonalizowanych porfiryną porowatych organokrzemianowych sorbentów na tkaninie bawełnianej i demonstruje zmniejszenie transportu siarczku 2-chloroetylu etylu (CEES) przez tkaninę w wyniku tego zabiegu.

Osadzanie porowatych sorbentów na podłożach tkaninowych

Prezentowana jest prosta metoda wytwarzania nano-mikro wieloskalowych struktur dla funkcjonalnych powierzchni, poprzez agregację nanowłókien wytworzonych za pomocą anodowego filtra z tlenku glinu.

Wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych

Protokół ten przedstawia metodę indukowaną światłem do wytwarzania śliskich, trójwymiarowych struktur poprzez sekwencyjne cyfrowe wzorowanie i szczepienie na nanoporowatych powierzchniach pokrytych silanem. To podejście umożliwia kontrolowane przestrzennie tworzenie śliskich obszarów, umożliwiając wzorzystą odstraszaczność cieczy oraz ilościową analizę śliskości między warstwami, z zastosowaniami w manipulacji płynami i inżynierii powierzchni.

Wzorowanie i szczepienie światłem dla śliskich powierzchni na podstawie nanoporowatych struktur powlekanych silanem

Poznaj ewolucję powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach stalowych narażonych na działanie promieni słonecznych. Ta metoda pozwala analizować zmiany chemiczne i topograficzne powierzchni w skali nanometrycznej.

Ewolucja powłok poliestrowych z nanocząstek krzemionki na powierzchniach narażonych na działanie promieni słonecznych

Przeglądaj więcej filmów