Эволюция кремнезема Nanoparticle-полиэфирных покрытий на поверхностях, подверженных солнечному свету

1School of Science, Faculty of Science, Engineering and Technology, Swinburne University of Technology, 2BlueScope Steel Research, 3Infrared Microspectroscopy Beamline, Australian Synchrotron, 4School of Science, College of Science, Engineering and Health, RMIT University
Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Два типа поверхностей, полиэстер с покрытием из стали и полиэстера покрыт слоем наночастиц из диоксида кремния, были изучены. Обе поверхности подвергались воздействию солнечного света, который был найден, чтобы вызвать существенные изменения в химии и наноразмерных топографии поверхности.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Truong, V. K., Stefanovic, M., Maclaughlin, S., Tobin, M., Vongsvivut, J., Al Kobaisi, M., Crawford, R. J., Ivanova, E. P. The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight. J. Vis. Exp. (116), e54309, doi:10.3791/54309 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Коррозия металлических поверхностей преобладает в окружающей среде и вызывает серьезную озабоченность во многих областях, в том числе военных, транспортных, авиационных, строительных и пищевой промышленности, среди других. Полиэстер и покрытия , содержащие как полиэфир и наночастицы диоксида кремния (SiO 2 NPS) широко используется для защиты стали от коррозии субстраты. В данном исследовании мы использовали рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, нарушенного полного отражения инфракрасного микро-спектроскопии, измерения контактного угла воды, оптические профилирование и атомно-силовой микроскопии, чтобы дать представление о том, как воздействие солнечного света может вызвать изменения в микро- и наноразмерных целостности покрытий. Никаких существенных изменений в поверхностном микротопографии не было обнаружено с помощью оптической профилометрии, однако, статистически значимых изменений наноразмерные на поверхности, были обнаружены с помощью атомно-силовой микроскопии. Анализ рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и нарушенного полного отражения инфракрасного микро-Данные спектроскопии показали , что деградация эфирных групп имели место вследствие воздействия ультрафиолетового света , чтобы сформировать COO ·, -H 2 C ·, -O ·, -CO · радикалы. Во время процесса деградации, СО и СО 2 были также произведены.

Protocol

1. Стальные образцы

  1. Получают стальных образцах толщиной 1 мм от коммерческого поставщика.
    Примечание: Образцы покрывали либо сложного полиэфира или полиэстера , покрытого наночастицами из кремнезема.
  2. Expose образцы солнечного света в Рокхэмптон, Квинсленд, Австралия: собрать образцы после годичного и каждые пять лет в течение полного 5-летний период. Вырезать образцы панели в круглые диски диаметром 1 см с помощью перфоратора.
  3. Перед характеристику поверхности, промойте образцы с дважды дистиллированной водой, а затем высушить с помощью газообразного азота (99,99%). Храните все образцы в герметичных контейнерах для предотвращения любых загрязнений воздуха , адсорбирующей поверхности (рисунок 1).

Рисунок 1
Рисунок 1. Подготовка металлических дисков с покрытием на основе полиэстера. Образцы хранились в контейнерах , пока они не потребуются.ом / файлов / ftp_upload / 54309 / 54309fig1large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

2. Химические и физико-химических характеристик поверхностей

  1. Анализировать химию поверхности с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
    1. Выполните рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии (XPS), используя источник монохроматического рентгеновского излучения (Al Ка, hν = 1486.6 эВ), работающий при 150 Вт
      Примечание: Размер пятна от использованного пучка рентгеновского излучения составляет 400 мкм в диаметре.
    2. Образцы нагрузки на образце пластины. Поместите образец пластины в вакуумной камере XPS затем насосом камеру. Подождите , пока вакуум в камере , чтобы достичь ~ 1 × 10 -9 мбар.
    3. В программном обеспечении в фотоэлектронной спектроскопии, нажмите опцию "Flood Gun", чтобы затопить образцы с низкоэнергетических электронов, чтобы противодействовать поверхности загрузки.
    4. Нажмите кнопку "Вставить"> "Точка"> "Точка", чтобы вставить анализ POINт.
      Примечание: Это будет место , в котором проводится анализ. Включить функцию автоматического высоты, чтобы получить наилучшую высоту для приобретения.
    5. Нажмите кнопку "Вставить"> "Спектр"> "Мульти-спектр", чтобы добавить сканирование к этой точке.
      Примечание: При этом откроется окно с периодической таблицы; выберите элемент, нажав на нее, чтобы выделить его.
    6. После настройки экспериментов, нажмите команду "Play", чтобы продолжить сканы.
    7. Нажмите команду "Peak Fit", а затем нажмите кнопку "Добавить Пик" и "Fit всех уровней" команды для решения химически различных видов в спектрах высокого разрешения.
      Примечание: Этот шаг приобретет Ширли алгоритм для удаления фона и Gaussian-Лоренцевы фитинг deconvolute спектров 19.
    8. Выбрать все высокого разрешения и обследования спектров. Нажмите опцию "Заряд Сдвиг" для коррекции спектров с использованием hydrocarbon компонент C 1s пика (энергии связи 285,0 эВ) в качестве эталона.
    9. После коррекции заряда, нажмите опцию "Экспорт" для создания таблицы данных об относительной концентрации атомов элементов на основе площади пика.
  2. химия поверхности
    Примечание: Анализ химии поверхности с использованием нарушенного полного внутреннего отражения инфракрасного микро-спектроскопии (ATR-IR) на инфракрасном (ИК) спектроскопии пучкового при Австралийском синхротрон как следующее:
    1. Образцы нагрузки на стадии микроскопа. Откройте "Start Video Assisted Измерение" или опцию "Запуск измерений без 3D". Включите режим "ВИС" на. Используйте цель, чтобы сосредоточиться на поверхности образца. Нажмите кнопку "Snapshot / Обзор" принять необходимые изображения.
      Примечание: 0,5 мм толщиной CaF 2 пластина может быть использована в качестве фона.
    2. Изменение цели ATR к образцу. Осторожно переместите сцену, чтобы поместить 45 ° мульти-отражение гер вмании кристалл (показатель преломления 4) 1-2 мм над поверхностью. Щелкните правой кнопкой мыши на окне видео в реальном времени. Нажмите кнопку "Пуск Измерение"> "Изменить параметры измерения". Выберите вариант "Никогда не использовать существующие BG для всех позиций".
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это будет выбирать не брать фона спектры для каждой точки измерения.
    3. Нарисуйте карту на экране видео, чтобы выбрать интересующую область. Нажмите красную площадь диафрагмы и выберите "Апертура"> "Изменить диафрагмы". Изменение фактических параметров "Knife Edge" апертурой для Х = 20 мкм и Y = 20 мкм.
    4. Щелкните правой кнопкой мыши на вновь размера площади диафрагмы и перейдите в раздел "Aperture"> "Установить все проемы в выбранный Апертуры". Нажмите на иконку "Измерение", чтобы начать сканирование. Сохраните данные.
      Примечание: Показатель преломления Ge кристалла 4, так что отверстие 20 мкм × 20 мкм будет определять размер пятна 5 мкм × 5 мкм. Тхис шагом позволит настройке отображение FTIR с апертурой 20 до 20 мкм, что соответствует 5 мкм , на 5 мкм пятне через кристалл поперек максимальной дальностью волновом числе 4,000-850 см - 1.
    5. Открытый мастер-файл с помощью программного обеспечения спектроскопии. Выберите пик интереса на ИК-спектров. Щелкните правой кнопкой мыши на пике интереса. Выберите "Интеграция"> "Интеграция". Это позволит создать 2D ложные цвета карты
  3. Измерения смачиваемости поверхности
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните измерение смачиваемость с использованием контактного угла гониометра , оснащенного nanodispenser 19.
    1. Поместите образец на сцене. Отрегулируйте положение узла микрошприц так, чтобы нижняя часть иглы появляется около четверти пути вниз на экране живого видео окна.
    2. Повысить образец не используя Z-ось, пока расстояние между образцом и поверхностью составляет около 5 мм. Переместите шприц вниз до капелькой Doubле дистиллированная вода соприкасается с поверхностью. Переместить шприц вверх в исходное положение.
    3. Нажмите команду "Выполнить", чтобы записать капельку воды, воздействующего на поверхность в течение 20 сек с помощью ПЗС-камеры, монохромный, который интегрирован с аппаратными средствами.
    4. Нажмите команду "Стоп", чтобы приобрести серию изображений.
    5. Нажмите кнопку "Угол контакта" команду для измерения углов контакта из полученных изображений. Повторить измерения угла смачивания в трех случайных местах для каждого образца.

3. Визуализация рельефа поверхности

  1. Оптические измерения профилирование.
    Примечание: Прибор работает под белым светом режиме вертикального сканирования интерферометрии.
    1. Место образцов на стадии микроскопа.
      Примечание: Убедитесь , что имеется достаточный зазор (например,> 15 мм) между объективом и сценой.
    2. Фокус на поверхности с помощью5 × задачи путем контроля Z-оси до тех пор, пока полосы появляются на экране. Нажмите команду "Авто", чтобы оптимизировать интенсивность. Нажмите команду "Измерение", чтобы начать процесс сканирования. Сохраните мастер-файлы.
    3. Повторите шаг 3.1.2 для 20 × 50 × и задач.
    4. До статистической шероховатости анализа, нажмите кнопку "Удалить Tilt" вариант для удаления поверхности волнистость. Нажмите параметр "Контур" для анализа параметров шероховатости. Нажмите на опцию "3Di" для создания трехмерных изображений оптических файлов профилирование с использованием совместимого программного обеспечения 20.
  2. Атомно-силовой микроскопии
    1. Место образцов на стальных дисках. Вставьте стальные диски в магнитный держатель.
    2. Выполните AFM сканирование в режиме 21 нажав. Механически фосфатной нагрузки, легированного кремнием зонды с пружинной константой 0,9 Н / м, кривизны наконечника с радиусом 8 нм и резонансной частотой ~ 20 кГц для поверхностной обработки изображений.
    3. <li> Ручная регулировка отражения лазера на кантилевер. Команда Выберите "Auto Tune", затем нажмите команду "Tune", чтобы настроиться на кантилевер AFM, чтобы достичь оптимальной резонансной частоты сообщает производитель.
    4. Фокус на поверхности. Перемещение советы близко к поверхности образца. Нажмите на Engage команду, чтобы привлечь AFM советы по поверхности.
    5. Введите "1 Гц" в скорости сканирования окна. Выберите области сканирования. Нажмите кнопку "Выполнить" команду для выполнения сканирования. Повторите сканирование по меньшей мере на десять областей каждого из пяти образцов каждого условия.
    6. Выберите вариант выравнивания, чтобы обработать полученную топографическую данные. Сохраните мастер-файлы.
    7. Откройте совместимое программное обеспечение AFM. Загрузите мастер-файл AFM. Нажмите "прокачка" команду, чтобы удалить наклон поверхностей. Нажмите "сглаживает" команду для удаления фона.
    8. Нажмите "Статистический анализ Параметры" для создания статистической шероховатости 21.

    4. Статистический анализ

    1. Экспресс результаты с точки зрения среднего значения и стандартного отклонения. Выполнение статистической обработки данных с использованием двух хвостами t- тесты спаренных Стьюдента для оценки соответствия результатов. Установить р -value в <0,05 указывает на уровень статистической значимости.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Собирали с покрытием стальные образцы , которые были подвергнуты воздействию солнечного света в течение либо одного или пяти лет, и измерения воды контактного угла были проведены , чтобы определить , были ли в результате экспозиции в изменении поверхностной гидрофобности поверхности (рис 2 ).

фигура 2
Рисунок 2. Смачивание изменение поверхностей полиэфира или диоксидом кремния наночастицы / полиэфирных покрытий (двуокись кремния / полиэстер) в течение пяти лет воздействия солнечного света (A) гониометрических изображения , показывающие капельку воды , используемой для измерения угла равновесия контакта поверхностей. (B) , угол смачивания для воды в зависимости от времени экспозиции (* указывает на р <0,05, по сравнению его соответствующий контроль (год 0)). Данные представляют собой средние значения ± стандартные отклонения.ource.jove.com/files/ftp_upload/54309/54309fig2large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Было установлено, что смачиваемость субстратах полиэфирным покрытием не изменился в результате воздействия солнечного света, однако диоксид кремния в виде наночастиц / полиэфирной покрытием образцов, после одного года воздействия, было установлено, что в 1,3 раза больше по гидрофобности, чем неэкспонированные образцы. Дальнейший анализ этих образцов проводили с использованием XPS и ATR-FTIR. Преимуществом является то, что XPS эта методика позволяет элементный состав поверхности, чтобы определить, на глубине примерно 10 нм ниже поверхности. Было обнаружено, что содержание Si на этой глубине, увеличилась с примерно 2% до 15% по сравнению с 5-летнего периода экспозиции. Это увеличение может быть связано с адсорбции загрязнителей воздуха. РФЭС-спектры показали, что железо (Fe), был обнаружен на основе сложного полиэфира, покрытых субстратов Aосле один и пять лет воздействия (рисунок 3) и что имело место небольшое снижение содержания углерода в полиэфирных покрытых образцов после времени экспозиции 5 лет. Никаких существенных изменений не было обнаружено в кремнии (Si), железо (Fe) и углерода (С), уровни в кремнезем наночастицами / полиэфирной покрытием субстратах. XPS не означает, однако, позволяют специфических функциональных полимерных покрытий, которые будут определены. В результате синхротронного источников ATR-ИК был использован для определения изменений в химической функциональности на глубине 10 мкм для образцов, которые подвергались воздействию солнечного света, в частности, изменения, которые произошли в ряде карбонильных групп. Было установлено, что число карбонильных групп уменьшилось на обоих полиэфирных и кремнезем наночастицами / полиэфирной покрытием образцов после пяти лет воздействия.

Рисунок 3
Рисунок 3. Химический состав варивания из полиэстера (ПЭ) и диоксид кремния в виде наночастиц / полиэфирные покрытия (PE + SiO 2) в течение пяти лет , разоблачающие солнечного света , как это определено с помощью XPS. (A) представитель XPS широкий спектр и высокое спектров разрешающую 1s O, 1s C и Si 2р полиэфирные покрытия до и после воздействия. (Б) Концентрация трех элементов (Si, Fe и C) (атомная доля) была измерена как функция от времени воздействия для определения изменения состава поверхности покрытия под действием высоких уровнях воздействия солнечного света в условиях повышенной влажности. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4. Представитель ATR-ИК - спектры используются для измерения изменений в карбонильных групп на поверхности стального покрытия после трех лет Environmental экспозиции. Изменения в распределении карбонильных групп в результате ультрафиолетового индуцированного светом распада эфирных групп. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Оптическое профилирование и атомно-силовой микроскопии были дополнительно использованы для исследования топографии поверхности субстратах на микро- и наноразмеров. Микромасштабном топографическая эволюция полиэфирных и кремнезем наночастицами / полиэфирной покрытием образцов представлена на рисунке 5. Можно видеть , что поверхности обоих покрытий стали грубее , чем оригинальный субстратах, после одного года воздействия, однако это увеличение было обнаружено не чтобы быть статистически значимыми (р> 0,05).

Рисунок 5
Рисунок 5. Micrо масштабах топографические изменения в полиэфирной и диоксид кремния в виде наночастиц / полиэфирных покрытий на сталь в течение пятилетнего периода экспозиции. (A) Характерные оптические профилирование изображения стальных покрытий до и после облучения. (В) график , показывающий увеличение средней шероховатости обоих покрытий в зависимости от времени воздействия окружающей среды (* указывает на р <0,05, по сравнению с соответствующим контролем (год 0)). Данные представляют собой средние значения ± стандартные отклонения. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Дальнейший анализ субстратах отмечено , что наноуровне топографии поверхности была значительно изменена в результате воздействия ультрафиолетового света (рисунки 6, 7 и 8). Оригинальные диоксида кремния с наночастицами / полиэфирные покрытиябыли гладкими на нанометровом масштабе, однако, после облучения, были найдены оба эти покрытия, чтобы образовались шарообразные структуры. После пяти лет выдержки, были найдены поверхности проявляют значительно более высокую среднюю шероховатость , чем оригинальный субстратах, начиная с 40 - 47 нм (р <0,05).

Рисунок 6
Рисунок 6. Наномасштабные топографические изменения для полиэфирных покрытий на сталь в течение пятилетнего периода экспозиции. Представительные атомно - силовой микрофотографии и их профиль соответствующая поверхность, освещающие топографические изменения полимерного покрытия. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 7
Рисунок 7. Наномасштабные топографические изменения для кремнезема nanopa Статья / полиэфирные покрытия в течение пяти-летнего периода экспозиции. Представительные атомно - силовой микрофотографии и их соответствующие профиль поверхности, освещающие топографические изменения полимерного покрытия, несмотря на наличие защитного слоя наночастиц диоксида кремния. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы увидеть увеличенную версию эта фигура.

Рисунок 8
Рисунок 8. Средний наноразмерных шероховатость поверхности полиэфира и кремнезема наночастице / полиэфирных покрытий на сталь в зависимости от времени экспозиции. Средняя шероховатость поверхности покрытия значительно увеличивается со временем экспозиции (* указывающей р <0,05, по сравнению с соответствующим контролем ( 0 год)). Данные представляют собой средние значения ± стандартные отклонения.целевых = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Полиэфирные покрытия широко используются для защиты стали субстраты от коррозии, которая имела бы место на непокрытую поверхность вследствие накопления влаги и загрязняющих веществ. Применение полиэфирных покрытий может защитить сталь от коррозии; Однако более долгосрочная эффективность этих покрытий под угрозу, если они подвергаются воздействию высоких уровней ультрафиолетового излучения в условиях повышенной влажности, как это происходит в условиях тропического климата. Наночастицы диоксида кремния может быть нанесен на поверхность полиэфира, чтобы повысить надежность этих покрытий в этих средах, однако влияние факторов окружающей среды на этих кремнеземсодержащих материалов для покрытия было, до сих пор неизвестны, в частности, в отношении изменений в их микро- - и наноразмерных рельеф поверхности.

Во многих случаях смачиваемость поверхности субстрата может обеспечить индикацию относительно того, является ли имеет место какой-либо деградации поверхности. Краевой угол измерения, тем не менее,не дают каких - либо деталей относительно физических и химических структурных изменений , которые могли иметь место на поверхности (рис 2). XPS и ATR-FTIR методы, которые позволяют изменения в содержании углерода и карбонильной (C = O) распределение функциональных возможностей, которые будут определены.

Результаты, полученные в этом исследовании, свидетельствуют о том, что воздействие солнечного света приводит к деградации полиэфирных покрытий. Предложенный механизм этой деградации приведен на рисунке 9 22,23. Эфирные группы могут быть радикально деградируют под воздействием ультрафиолетового излучения с образованием радикальной -COO ·, -H 2 C ·, · -О, -CO ·. Во время процесса деградации, CO и CO 2 производятся.

Рисунок 9
Рисунок 9. Предлагаемый ультрафиолетового света катализируемой деградации полиэфира. Под воздействием солнечного света, эфирные группы , присутствующие на полиэфирныеобразуются радикальные частицы, образуя стабильную спирт, альдегид, группы карбоновых кислот с ликвидацией окиси углерода и двуокиси углерода. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

В дополнение к химической деградации покрытий, наблюдались изменения в топографии поверхности покрытий, но только на наноуровне. В предыдущих исследованиях, также сообщалось , ультрафиолетовое облучение светом , чтобы значительно модифицированное поверхности наноразмерного топографию полимерных поверхностей 24-26. Здесь, было установлено , что топология поверхности была изменена путем формирования глобулярных наноразмерных структур (6 и 7).

XPS может обеспечить понимание изменений в области химии поверхности на уровне части на миллион. Из-за высокой чувствительности метода, загрязнения образцаможно легко обнаружить, и это может привести к смещенным результатам. Самый важный шаг в подготовке образцов для анализа XPS является обеспечение того, образцы не дегазировать или содержат каких-либо частиц, которые могут повредить вакуумную систему прибора. Чтобы предотвратить это, образцы должны быть очищены с использованием газообразного азота и дегазировали перед любым измерением. Этот метод дает только общую химию поверхности в течение нескольких сотен микрометров, и только раскрывает химию поверхности на глубину ~ 10 нм. Спектры Полученные с высоким разрешением позволяют различные химические частицы, существующие на поверхности, которые будут определены. XPS является важным инструментом для изучения химических модификаций поверхности, которые могут произойти. Альтернативный метод для XPS является энергетически дисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX) 27.

ATR-ИК микроскопия требует, что хороший контакт существует между кристаллом и ATR поверхности анализируемой из-за небольшого добension из затухающей волны, которая происходит за пределами кристалла. ATR-ИК микроскопия пространственно решает молекулярную и структурную композицию поверхностей. Заражение кристалла ATR также может вызвать сигнал низкого уровня или необъективные результаты, которые будут получены. До любого эксперимента, важно, чтобы очистить кристалл с чистого изопропилового спирта, чтобы гарантировать, что любое перекрестное загрязнение не происходит. Кроме того, показатель преломления кристалла ATR должен быть значительно выше, чем у образца. Инфракрасный (ИК) спектроскопии с использованием метода ATR может быть применен к химическим или биологическим системам, которые могут быть проанализированы с помощью метода передачи. ATR-ИК широко используется для наблюдения за развитием эукариотических клеток. Раман-спектроскопии микро является альтернативным методом , с помощью которого химическая неоднородность поверхности может быть определена 28.

угол контакта с водой гониометрия представляет собой метод, основанный на уравнения Юнга, определяется гидрофобность твердого Sтвое лицо. При использовании этого метода, образцы должны быть надлежащим образом храниться, таким образом, что адсорбция каких-либо примесей, можно избежать. Ограничение этого метода заключается в том, что она ограничена плоскими поверхностями. Если это не так, то кривизна в жидкость / твердое вещество / эфирный интерфейс будет искажаться и неопределенным. Этот метод широко используется для обозначения любого химического изменения, которые могли иметь место на поверхности, а также для определения наличия гидрофобных и гидрофильных функциональных групп. Метод Вильгельми пластина является альтернативой (но менее легко выполнить) методика оценки степени смачиваемости поверхности 29.

Оптическая профилирование поверхности обеспечивает неразрушающий и бесконтактное метрологию. Наиболее важным шагом этого метода требует, чтобы пользователи для начала измерений при наименьшем увеличении с целью определения фокальной плоскости и предотвращения контакта между линзой объектива и поверхностью образца. Оптический профилирование только позволяет визуализироватьтопография поверхности на микроуровне. Атомно-силовая микроскопия имеет возможность изучить топографию поверхности от нано- до молекулярного масштаба. Работа AFM требует определенных навыков и большего времени для анализа по сравнению с оптическим профилирование. Настоящее исследование является прекрасным примером того, где AFM удалось обнаружить изменения в топографии поверхности, которые не были очевидны с использованием оптического профилирование. Альтернативные методы к оптическому профилировании и AFM являются стилус профилирование и сканирующей электронной микроскопии, который также может обеспечить количественную оценку поверхностной архитектуры 27,30.

Набор этих методов характеристику поверхности могут быть использованы для исследования химических и топографические характеристики полимерных и металлических поверхностей. Оптическая профилирование и атомно-силовой микроскопии может быть использован для изучения изменений в поверхности микро- и нано-масштаба топографии. методы химической характеризации поверхности, включая ИК-микроскопии и рентгеновской фоtoelectron спектроскопии может быть использован для изучения в поперечном направлении гомогенность химии поверхности.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
polyester-coated steel
silica nanoparticle-polyester coated steel substrata
BlueScope Steel Samples provided by company
Millipore PetriSlideTM  Fisher Scientific PDMA04700 Storing samples
Thermo ScientificTM K-alpha
X-ray Photoelectron Spectrometer
Thermo Fisher Scientific, Inc. IQLAADGAAFFACVMAHV Acquire XPS spectra
Avantage Data System Thermo Fisher Scientific, Inc. IQLAADGACKFAKRMAVI Analyse XPS spectra
A Bruker Hyperion 2000 microscope  Bruker Corporation Synchrotron integrated instrument
Bruker Opus v. 7.2 Bruker Corporation ATR-IR analysis software
Contact angle goniometer, FTA1000c First Ten Ångstroms Inc., VA, USA Measuring the wettability of surfaces
FTA v. 2.0 First Ten Ångstroms Inc., VA, USA Anaylyzing water contact angle
Optical profiler, Wyko NT1100  Bruker Corporation Measure surface topography
Innova atomic force microscope  Bruker Corporation Measure surface topography
Phosphorus doped silicon probes, MPP-31120-10 Bruker Corporation AFM probes
Gwyddion software http://gwyddion.net/ Software used to measure optical profiling and AFM data

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics