Estruturas de múltipla escala agregadas por nanofibras impressos para superfícies funcionais

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo do engenheiro para a superfície na compreensão da superfície funcional para morfologia tubular e molhabilidade. A principal vantagem de nossa abordagem é que ela permite a fabricação mais rápida de nanomicroestruturas multiescala usando apenas um processo de impressão com um filtro de óxido de alumínio anódico e uma autoagregação de nanofibras. Após o imprinting, os padrões de superfície replicados inicialmente exibiram superhidrofilicidade.

Podemos alterar a disponibilidade da superfície das estruturas impressas usando o tratamento de origem UV e o revestimento monocamada automontado. Obtenha um filtro de óxido de alumínio anódico, ou AAO, com um tamanho de poro de 200 nanômetros, altura de 60 mícrons e diâmetro de 25 mililitros. Limpe a superfície com tereftalato de polietileno, ou filme PET, com 99,8% de acetona por cinco minutos, seguido de 99,9.

álcool isopropílico por cinco minutos. Seque completamente o filme por três minutos usando uma pistola de ar. Em seguida, coloque o filme PET em uma superfície plana sem contaminantes.

Adicione uma gota de 0,1 mililitro de resina tipo acrilato de poliuretano curável por UV com uma viscosidade de 257,4 CPS na superfície. Coloque o filtro AAO na resina e pressione uniformemente usando um rolo de borracha com um diâmetro de 32 milímetros. A propagação da resina é confirmada visualmente.

O rolo deve ser repetido e empurrado com cuidado ao pressionar. O filtro AAO é quebradiço e pode quebrar se for aplicada força excessiva. Após a laminação, exponha a amostra feita com o filtro PET e AAO à luz UV com comprimento de onda de 365 nanômetros por 30 segundos para curar a resina.

Em seguida, mergulhe a amostra curada em 100 mililitros de solução de hidróxido de sódio de dois molares por 10 minutos para dissolver o filtro. As imagens SEM mostram a superfície e a seção transversal da estrutura. Limpe a amostra com água deionizada.

Em seguida, seque-o completamente por três minutos usando uma pistola de ar. Use a análise de raios-x por dispersão de energia para confirmar que o sódio e o alumínio não são detectados e estão completamente gravados. Para realizar o tratamento com ozônio UV, primeiro limpe a amostra com estruturas nanomicro multiescala usando álcool isopropílico por cinco minutos e depois água deionizada por cinco minutos.

Seque a amostra lavada com uma pistola de ar comprimido por três minutos. Irradiar a amostra usando raios UV por 60 minutos usando equipamento de ozônio UV com uma intensidade de 25 miliwatts por centímetro quadrado. Para a automontagem OTS, coloque o local quente dentro do porta-luvas e mantenha um ambiente de nitrogênio para o processo de deposição de vapor.

Para fins de filmagem, demonstraremos o procedimento em mock fora de um porta-luvas. Colocar um copo na placa de aquecimento e adicionar dois mililitros de solução OTS ao copo com uma pipeta. Cobrir o copo com o vidro ou a placa virados para dentro, com o provete virado para baixo no copo.

Processe por 60 minutos a 100 graus Celsius antes de remover a amostra do porta-luvas. Para fabricar a superfície funcional injetando lubrificantes, deposite aproximadamente 0,2 mililitros por centímetro quadrado de líquido de perfluorocarbono no conjunto de nanofibra auto-agregada revestida com OTS. Observe o processo de umedecimento do perfluorocarbono usando um microscópio óptico com ampliação de cinco a 20 vezes.

Por fim, remova o excesso de líquido de perfluorocarbono, colocando a amostra na posição vertical por algumas horas. Estruturas nanomicro híbridas multiescala obtidas pelo processo de impressão e autoagregação derivada da evaporação são mostradas aqui. É difícil medir o ângulo de contato devido à superhidrofilicidade da superfície fabricada.

Curiosamente, após o tratamento com ozônio UV com tempo suficiente, a morfologia da superfície e a molhabilidade da superfície mudam de superhidrofilicidade para hidrofobicidade, com um ângulo de contato de 126,8 graus. Além disso, o ângulo de contato pode ser aumentado para 133,6 graus por um revestimento adicional da monocamada automontada. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo de superfícies projetadas explorarem a funcionalidade da superfície e a mudança de morfologia com o fenômeno de automontagem e tratamento de superfície adequado.

Embora este método possa fornecer informações sobre a modificação da morfologia e molhabilidade da superfície, ele também pode ser aplicado a outras aplicações, como tecido via bisturi, filtros ambientais, disruptor de catalisador ou com óptica difusa, devido às suas estruturas porosas de maior escala.