Novel superhydrophobic and highly o

Novel superhydrophobic and highly oleophobic PFPE-modified silica nanocomposite
Yu Gao • Yangen Huang • Shijun Feng • Guotuan Gu • Feng-Ling Qing
Received: 18 June 2009/Accepted: 5 October 2009/Published online: 21 October 2009
Springer Science+Business Media, LLC 2009

Abstract Superhydrophobic and highly oleophobic surface with micro-nanoscale binary structure (MNBS) was fabricated on the glass substrates with nano-silica modified by perfluoropolyether (PFPE) derivative. It was found that the formation of the MNBS and the modification of nanosilica by functionalized PFPE can be achieved simultaneously. The reaction time for preparing the fluorinated silica from nano-silica and functionalized PFPE plays an important role in the water and oil repellency of the coating surface. The maximum static water contact angle of this coating surface was 151.4and its hysteresis was 2.9, while for tetradecane it was 132.2and 20.5, respectively. Furthermore, the thermal property of the surface was also investigated. The main thermal weight loss proceeded from 241.7 C and the total weight loss of the fluorinated silica was less than 30% even when heated to 800 C.




Introduction
In the past decades, researches on designing superhydrophobic (water contact angle (WCA) higher than 150) and oleophobic (oil contact angle higher than 90) solid surfaces have been reported extensively due to the potential applications of these artificial surfaces ranging from selfcleaning (building exterior, windshields, and fabrics) to surface friction reducing for microfluidic channels [1–4].
Superhydrophobic surfaces can be achieved by a combination of low surface energy materials and surface microand nano-structures [5–8]. In order to create a biomimetic superhydrophobic surface, various approaches have been proposed for the preparation of superhydrophobic surfaces via the construction of an appropriate surface geometry structure [9]. Most of the preparation methods involve strict conditions (such as harsh chemical treatment), com-


Y. Gao Y. Huang S. Feng F.-L. Qing
State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, 2999 North Renmin Road, 201620 Shanghai, China
G. Gu
The Key Laboratory of Special Functional Materials, Henan University, 475001 Kaifeng, China
F.-L. Qing (&)
Key Laboratory of Organofluorine Chemistry, Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, 345 Lengling Road, 200032 Shanghai, China e-mail: [e-mail]; [e-mail]
plicated processing procedures, and the use of templates. Recently, multistep procedures for preparing superhydrophobic films with dual-size hierarchical structure originated from silica particles have been reported [10, 11]. These methods include two key steps to achieve superhydrophobicity, the fabrication of micro-nanoscale binary structure (MNBS) with silica particles and modification of it by hydrophobic materials. For the sake of extending the application of this technique to a more extensive field, more scalable and achievable methods are desired.
For achieving superhydrophobicity and high oleophobicity, perfluoroalkyl chains (CnF2n?1, n = 8–10) and their derivatives are the most favorable functional groups due to their very low surface energies (less than 20 mJ/m2) [12]. However, recent studies suggest that molecules containing perfluoroalkyl chain (CnF2n?1, n[8) are relatively lipophilic and can accumulate in wildlife and human body, which result in a potential risk for human health and environmental concerns [13, 14]. Perfluoropolyether (PFPE) materials exhibited low surface energy, low toxicity, high chemical resistance, and thermal stability, which have attracted increasing attentions for achieving superhydrophobic coatings [3, 15]. Paper sheets treated with PFPEmodified polyurethanes were characterized by high water and oil repellence [16]. Perfluoropolyether-based organic– inorganic hybrids by sol–gel process as functional coatings onto glass substrates were hydrophobic and oleophobic, but the water contact angles and n-hexadecane contact angles of the surface can only reach to 100–112and 64–68, respectively [17, 18]. This result also indicated that appropriate surface texture is crucial for achieving superhydrophobicity and high oleophobicity.
In this work, we wish to report a new coating material with dual-size hierarchical structure which could be prepared by modification of nano-silica particles with low surface energy and low toxic chains PFPE via a simple procedure. The formation of the MNBS and the modification with functionalized perfluoropolyether were achieved simultaneously. The superhydrophobic and highly oleophobic surface was fabricated on the glass substrates. The surface morphology was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The surface chemical composition was determined by FT-IR spectra and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. The wetting property of the coating surface was determined by static and dynamic contact angle measurements.
Experimental
Materials
All reagents and solvents were used as received or purified using standard procedures [19]. Tetraethoxysilane (TEOS), 3-aminopropyltriethoxysilane (APS), and triethylamine were purchased from Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd. Acyl fluoride-end functionalized perfluoropolyether (AF-PFPE) was obtained from Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นวนิยาย superhydrophobic และสูง oleophobic นส่วนแก้ไข PFPE สิต
Yu เกา••หวง Yangen Shijun Feng •• Guotuan กูชิงเฟิงหลิง
ได้รับ: 18 2009 มิถุนายน/Accepted: 5 2009 ตุลาคม/เผยแพร่ออนไลน์: 21 2552 ตุลาคม
Springer วิทยาศาสตร์ธุรกิจสื่อ LLC 2009

บทคัดย่อ Superhydrophobic และสูงผิว oleophobic nanoscale ไมโคร (MNBS) โครงสร้างแบบไบนารีถูกหลังสร้างบนพื้นผิวแก้วกับนาโน-นส่วนของอนุพันธ์ perfluoropolyether (PFPE) พบว่า การปรับเปลี่ยน nanosilica โดย functionalized PFPE และการก่อตัวของ MNBS สามารถทำได้พร้อมกัน เวลาปฏิกิริยาการเตรียมซิลิกา fluorinated นาโนซิลิกาและ functionalized PFPE มีบทบาทสำคัญใน repellency น้ำและน้ำมันของผิวเคลือบ มุมติดต่อน้ำคงที่สูงสุดของพื้นผิวการเคลือบนี้ถูก 151.4and สัมผัสถูก 2.9 ขณะสำหรับ tetradecane 132.2and 20.5 ตามลำดับ นอกจากนี้ นอกจากนี้ยังถูกสอบสวนคุณสมบัติของพื้นผิวความร้อน การสูญเสียน้ำหนักความร้อนหลักครอบครัวจาก 241.7 C และน้ำหนักรวมของซิลิก้า fluorinated ไม่น้อยกว่า 30% แม้อุณหภูมิ 800 C.


แนะนำ
ในทศวรรษที่ผ่านมา วิจัยในออกแบบ superhydrophobic (น้ำติดต่อมุม (WCA) สูงกว่า 150) และพื้นผิวของแข็ง oleophobic (น้ำมันติดต่อมุมสูงกว่า 90) มีการรายงานอย่างกว้างขวางเนื่องจากโปรแกรมประยุกต์ศักยภาพเหล่านี้พื้นผิวเทียมตั้งแต่ selfcleaning (อาคารภายนอก กระจก และผ้า) แรงเสียดทานผิวลดสำหรับช่อง microfluidic [1-4] .
Superhydrophobic ผิวสามารถทำได้ โดยใช้พลังงานต่ำสุดที่พื้นผิววัสดุและนาโนโครงสร้างจาก microand ผิว [5-8] การสร้างพื้นผิว superhydrophobic biomimetic ได้รับการเสนอวิธีการต่าง ๆ สำหรับการเตรียมพื้นผิว superhydrophobic ผ่านการก่อสร้างโครงสร้างผิวเรขาคณิตที่เหมาะสม [9] ส่วนใหญ่วิธีการเตรียมเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขเข้มงวด (เช่นรุนแรงเคมีบำบัด), com-


Y. เกา Y. หวง S. เฟิง F. L. ชิง
รัฐคีย์ห้องปฏิบัติการสำหรับการแก้ไขเส้น ใยเคมี และ วัสดุพอลิเมอร์ เคมี วิศวกรรมเคมี และเทคโนโลยีชีวภาพ มหาวิทยาลัย Donghua, 2999 เหนือเร็นมิน โร้ด เซี่ยงไฮ้ จีน 201620 วิทยาลัย
กู G.
คีย์ห้องปฏิบัติการพิเศษทำงานผลิต มหาวิทยาลัยเหอหนาน ไคฟง จีน 475001
F. L. ชิง (&)
คีย์ห้องปฏิบัติการของ Organofluorine เคมี เซี่ยงไฮ้ สถาบันอินทรีย์เคมี สถาบันวิทยาศาสตร์จีน 345 Lengling Road เซี่ยงไฮ้ จีนอี 200032: [e-mail]; [e-mail]
plicated ประมวลผลขั้นตอน การใช้แม่แบบ ล่าสุด ขั้นตอนที่ multistep สำหรับเตรียมฟิล์ม superhydrophobic สองขนาดลำดับชั้นโครงสร้างมาจากรายงานอนุภาคซิลิกา [10, 11] วิธีการเหล่านี้มีสองขั้นตอนสำคัญเพื่อให้บรรลุ superhydrophobicity ผลิตโครงสร้างไมโคร nanoscale ไบนารี (MNBS) กับอนุภาคซิลิกาและแก้ไขมัน ด้วยวัสดุ hydrophobic เพื่อขยายการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้กับมือเพิ่มเติม เพิ่มเติมวิธีปรับขนาดได้ และทำได้จะต้อง
สำหรับบรรลุ superhydrophobicity และ oleophobicity สูง โซ่ perfluoroalkyl (CnF2n ? 1, n = 8 – 10) และอนุพันธ์ของ กลุ่ม functional มากที่สุดเนื่องจากพลังงานผิวของพวกเขาต่ำมาก (น้อยกว่า 20 mJ/m2) [12] อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดแนะนำที่โมเลกุลประกอบด้วยโซ่ perfluoroalkyl (CnF2n ? 1, n[8) เป็น lipophilic ค่อนข้าง และสามารถสะสมอยู่ในสัตว์ป่าและร่างกายมนุษย์ ซึ่งทำให้ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นสำหรับสุขภาพของมนุษย์และการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม [13, 14] Perfluoropolyether (PFPE) วัสดุจัดแสดงพลังงานผิวต่ำ ความเป็นพิษต่ำ ทนสารเคมีสูง และความมั่น คงความร้อน ซึ่งได้ดึงดูด attentions เพิ่มขึ้นเพื่อให้บรรลุ superhydrophobic เคลือบ [3, 15] รับ PFPEmodified ประจำภูมิแผ่นกระดาษถูกลักษณะ โดยน้ำและน้ำมัน repellence [16] ตาม Perfluoropolyether อินทรีย์-อนินทรีย์ลูกผสม โดยการโซลเจลการเป็นไม้แปรรูปทำงานบนพื้นผิวแก้วได้ hydrophobic และ oleophobic แต่มุมน้ำและ n hexadecane มุมของพื้นผิวสามารถเท่านั้นถึงจะ 100-112and 64 – 68 ตามลำดับ [17, 18] ผลนี้ยังระบุว่า ผิวที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุ superhydrophobicity และ oleophobicity สูง
งานนี้ เราต้องรายงานวัสดุเคลือบผิวแบบใหม่ ด้วยโครงสร้างลำดับชั้นสองขนาดซึ่งสามารถเตรียมได้ โดยปรับเปลี่ยนอนุภาคนาโนซิลิกามีพลังงานผิวต่ำและต่ำพิษโซ่ PFPE ผ่านขั้นตอนง่าย ๆ ปรับเปลี่ยนกับ functionalized perfluoropolyether และการก่อตัวของ MNBS ได้รับพร้อมกัน ที่ superhydrophobic และสูงผิว oleophobic ถูกหลังสร้างบนพื้นผิวแก้ว สัณฐานวิทยาผิวถูกลักษณะ โดยการสแกน microscopy อิเล็กตรอน (SEM) และ microscopy แรงอะตอม (AFM) องค์ประกอบทางเคมีพื้นผิวถูกกำหนด โดยแรมสเป็คตรา FT-IR และเอกซเรย์ photoelectron ก (XPS) วิเคราะห์ กำหนดคุณสมบัติที่เปียกของผิวเคลือบ โดยวัดมุมติดต่อแบบสแตติก และไดนามิก.
Experimental
วัสดุ
reagents และหรือสารทำละลายทั้งหมดถูกใช้เป็นรับ หรือบริสุทธิ์โดยใช้กระบวนการมาตรฐาน [19] Tetraethoxysilane (TEOS), 3-aminopropyltriethoxysilane (APS), และ triethylamine ซื้อจากรีเอเจนต์ Sinopharm เคมี จำกัด Acyl perfluoropolyether functionalized สิ้นฟลูออไรด์ (AF PFPE) ได้รับจากเซี่ยงไฮ้สถาบันของเคมีอินทรีย์ จีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

superhydrophobic และ oleophobic สูงนาโนคอมพอสิตซิลิกา PFPE แก้ไขนวนิยาย
Yu Gao • Yangen Huang Shijun ••ฮ Guotuan Gu •ฮหลิงชิง
ได้รับ: 18 มิถุนายน 2009/Accepted: 5 ตุลาคม 2009/Published ออนไลน์: 21 ตุลาคม 2009
สปริงเกอร์วิทยาศาสตร์ + ธุรกิจสื่อ LLC 2009 บทคัดย่อ superhydrophobic และพื้นผิว oleophobic สูงที่มีโครงสร้างไบนารีไมโครนาโน (MNBS) ถูกประดิษฐ์บนพื้นผิวแก้วที่มีนาโนซิลิกาแก้ไขโดย perfluoropolyether (PFPE) อนุพันธ์ พบว่าการก่อตัวของ MNBS และการเปลี่ยนแปลงของ nanosilica โดย functionalized PFPE สามารถทำได้พร้อมกัน เวลาตอบสนองสำหรับการเตรียมซิลิกา fluorinated จากนาโนซิลิกาและ functionalized PFPE มีบทบาทสำคัญในน้ำและน้ำมัน repellency ของพื้นผิวเคลือบ มุมสูงสุดคงที่ติดต่อน้ำของพื้นผิวเคลือบนี้ 151.4and hysteresis ของ 2.9 ในขณะที่สำหรับ tetradecane มันเป็น 132.2and 20.5 ตามลำดับ นอกจากนี้สถานที่ให้บริการความร้อนของพื้นผิวที่ถูกตรวจสอบยัง การสูญเสียน้ำหนักความร้อนเดินออกมาจากหลัก 241.7 ซีและการสูญเสียน้ำหนักรวมของซิลิกา fluorinated น้อยกว่า 30% แม้เมื่อถูกความร้อนถึง 800 C. บทนำในทศวรรษที่ผ่านมางานวิจัยในการออกแบบ superhydrophobic (มุมสัมผัสน้ำ (WCA) สูงกว่า 150 ) และ oleophobic (มุมสัมผัสน้ำมันสูงกว่า 90) พื้นผิวแข็งที่ได้รับรายงานอย่างกว้างขวางเนื่องจากการใช้งานที่มีศักยภาพของพื้นผิวเทียมเหล่านี้ตั้งแต่ selfcleaning (อาคารด้านนอกกระจกและผ้า) พื้นผิวแรงเสียดทานลดช่อง microfluidic [1-4] . พื้นผิว superhydrophobic สามารถทำได้โดยการรวมกันของวัสดุพื้นผิวต่ำพลังงานและพื้นผิว microand นาโนโครงสร้าง [5-8] เพื่อที่จะสร้างพื้นผิว superhydrophobic biomimetic, วิธีการต่างๆได้รับการเสนอสำหรับการเตรียมพื้นผิว superhydrophobic ผ่านการก่อสร้างของโครงสร้างพื้นผิวรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสม [9] ส่วนใหญ่ของวิธีการเตรียมที่เกี่ยวข้องกับเงื่อนไขที่เข้มงวด (เช่นสารเคมีที่รุนแรง), คอมวาย Gao หวางวายเอสฮ F.-L. ชิงของรัฐปฏิบัติการที่สำคัญสำหรับการปรับเปลี่ยนของเส้นใยเคมีและพอลิเมอวัสดุวิทยาลัยเคมีวิศวกรรมเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพ Donghua มหาวิทยาลัยนอร์ท Renmin 2999 ​​ถนน 201,620 เซี่ยงไฮ้G. Gu กุญแจห้องปฏิบัติการวัสดุฟังก์ชั่นพิเศษ, เหอหนานมหาวิทยาลัย 475,001 Kaifeng, จีนF.-L. ชิงและ (&) ที่สำคัญของห้องปฏิบัติการเคมี organofluorine, เซี่ยงไฮ้สถาบันอินทรีย์เคมีจีน Academy of Sciences, 345 Lengling ถนน 200,032 เซี่ยงไฮ้ทาง e-mail: [e-mail]; [e-mail] ขั้นตอนการประมวลผล plicated และการใช้แม่แบบ เมื่อเร็ว ๆ นี้ขั้นตอนหลายขั้นตอนในการจัดทำภาพยนตร์ superhydrophobic คู่ขนาดโครงสร้างลำดับชั้นมาจากอนุภาคซิลิกาที่ได้รับรายงาน [10, 11] วิธีการเหล่านี้รวมถึงสองขั้นตอนสำคัญเพื่อให้บรรลุ superhydrophobicity ประดิษฐ์ของโครงสร้างไบนารีไมโครนาโน (MNBS) ที่มีอนุภาคซิลิกาและการปรับเปลี่ยนของมันด้วยวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อประโยชน์ในการขยายการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ในการเขตกว้างขวางมากขึ้นวิธีการที่ปรับขนาดได้มากขึ้นและประสบความสำเร็จเป็นที่ต้องการเพื่อให้บรรลุ superhydrophobicity และ oleophobicity สูง Perfluoroalkyl โซ่ (CnF2n? 1 n = 8-10) และอนุพันธ์ของพวกเขามากที่สุด การทำงานเป็นกลุ่มที่ดีเนื่องจากพลังงานพื้นผิวที่ต่ำมากของพวกเขา (น้อยกว่า 20 mJ/m2) [12] อย่างไรก็ตามการศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลที่มีห่วงโซ่ Perfluoroalkyl (CnF2n? 1, n [8) มีความ lipophilic และสามารถสะสมในร่างกายของสัตว์ป่าและมนุษย์ซึ่งส่งผลให้มีความเสี่ยงที่อาจสำหรับความกังวลต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม [13, 14] Perfluoropolyether (PFPE) วัสดุที่แสดงให้พลังงานต่ำพื้นผิวความเป็นพิษต่ำทนต่อสารเคมีสูงและทนความร้อนซึ่งได้ดึงดูดความสนใจเพิ่มมากขึ้นเพื่อให้บรรลุการเคลือบ superhydrophobic [3, 15] แผ่นกระดาษที่ได้รับการรักษาด้วย Polyurethanes PFPEmodified โดดเด่นด้วยน้ำและน้ำมัน repellence สูง [16] Perfluoropolyether ตามลูกผสมอินทรีย์นินทรีย์โดยกระบวนการโซลเจลเป็นสารเคลือบพื้นผิวการทำงานลงในแก้วที่มีน้ำและ oleophobic แต่มุมที่สัมผัสน้ำและ n-hexadecane มุมสัมผัสของพื้นผิวเท่านั้นที่สามารถเข้าถึง 100 112and 64-68 ตามลำดับ [ 17, 18] ผลนี้ยังชี้ให้เห็นว่าพื้นผิวที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุ superhydrophobicity และ oleophobicity สูงในงานนี้เราต้องการที่จะแจ้งการเคลือบวัสดุใหม่ที่มีสองขนาดโครงสร้างลำดับชั้นซึ่งอาจจะจัดทำขึ้นโดยการปรับเปลี่ยนของอนุภาคนาโนซิลิกากับพลังงานพื้นผิวต่ำ และโซ่เป็นพิษต่ำ PFPE ผ่านขั้นตอนง่ายๆ การก่อตัวของ MNBS และการแก้ไขด้วย perfluoropolyether functionalized ก็ประสบความสำเร็จไปพร้อม ๆ กัน พื้นผิว superhydrophobic และ oleophobic สูงถูกประดิษฐ์กับพื้นผิวกระจก ลักษณะพื้นผิวที่ได้รับการที่โดดเด่นด้วยการสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) องค์ประกอบทางเคมีที่พื้นผิวถูกกำหนดโดยสเปกตรัม FT-IR และ X-ray เปคโทรส (XPS) วิเคราะห์ คุณสมบัติของพื้นผิวเปียกเคลือบถูกกำหนดโดยแบบคงที่และแบบไดนามิกการวัดมุมสัมผัสทดลองวัสดุสารเคมีและตัวทำละลายทั้งหมดถูกนำมาใช้เป็นรับหรือบริสุทธิ์โดยใช้ขั้นตอนมาตรฐาน [19] tetraethoxysilane (TEOS) triethylamine 3 aminopropyltriethoxysilane (APS) และถูกซื้อมาจาก บริษัท ซีโนฟาร์มเคมีสารเคมี จำกัด acyl ฟลูออไรสิ้น perfluoropolyether functionalized (AF-PFPE) ที่ได้รับจากเซี่ยงไฮ้สถาบันอินทรีย์เคมีจีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นวนิยายซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกซิลิกานาโนคอมโพสิตและสูงทน oleophobic pfpe
ยูเกา - หวง - yangen shijun ฟง - guotuan กู - ฟงหลิงชิง
ได้รับ : 18 มิถุนายน 2552 / ได้รับการยอมรับ : 5 ตุลาคม 2552 / เผยแพร่ออนไลน์ : 21 ตุลาคม 2552
Springer วิทยาศาสตร์ธุรกิจสื่อ , LLC 2009

นามธรรมซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกและพื้นผิวสูงทน oleophobic ไมโครนาโนสเกลแบบโครงสร้าง ( mnbs ) มันถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวด้วยนาโนซิลิกาดัดแก้ว perfluoropolyether ( pfpe ) อนุพันธ์ . พบว่า การก่อตัวของ mnbs และการปรับเปลี่ยนของนาโนซิลิกาที่มีหมู่ฟังก์ชันโดย pfpe สามารถเกิดขึ้นได้พร้อมกันเวลาปฏิกิริยาสำหรับการเตรียมซิลิกานาโนซิลิกาที่มีหมู่ฟังก์ชันจากฟลูออรีนและ pfpe มีบทบาทสำคัญในน้ำ และน้ำมัน การสะท้อนของผิวเคลือบ สถิตสูงสุดมุมสัมผัสของน้ำนี้เป็น 151.4and เคลือบผิวของ hysteresis คือ 2.9 ขณะที่เตตร้าดีเคนมัน 132.2and 20.5 ตามลำดับ นอกจากนี้คุณสมบัติทางความร้อนของพื้นผิวมีลักษณะ การสูญเสียน้ำหนักความร้อนหลัก เริ่มจาก 241.7 C และน้ำหนักรวมการสูญเสียของฟลูออรีนซิลิกาน้อยกว่า 30% แม้ว่าความร้อน 800 C




บทนำ
ในทศวรรษที่ผ่านมางานวิจัยเกี่ยวกับการออกแบบซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก ( มุมสัมผัสของน้ำ ( wca ) สูงกว่า 150 ) และทน oleophobic ( น้ำมันติดต่อมุมมากกว่า 90 ) พื้นผิวแข็งมีการรายงานอย่างกว้างขวาง เนื่องจากศักยภาพของการใช้เหล่านี้เทียมพื้นผิวตั้งแต่ selfcleaning ( อาคารภายนอก , windshields , และผ้า ) เพื่อลดแรงเสียดทานพื้นผิวสำหรับไมโครฟลูอิดิกช่อง [ 1 – 4 ] .
พื้นผิวซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกสามารถทำได้โดยการรวมกันของวัสดุพื้นผิวพลังงานต่ำและพื้นผิว microand นาโนโครงสร้าง [ 5 – 8 ] เพื่อสร้างไบโอมิเมติคซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกพื้นผิว , วิธีการต่างๆได้รับการเสนอสำหรับการเตรียมพื้นผิวซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกผ่านการก่อสร้างโครงสร้างเรขาคณิตของพื้นผิวที่เหมาะสม [ 9 ]ที่สุดของการเตรียมวิธีการเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขที่เข้มงวด เช่น สารเคมีรุนแรง ) , com -


Y Y S ฟงหวงเกา F - L
ชิงกุญแจห้องปฏิบัติการสำหรับการดัดแปลงเคมีเส้นใยและวัสดุพอลิเมอร์ วิทยาลัยเคมี วิศวกรรมศาสตร์ เคมี และชีวภาพมหาวิทยาลัย Donghua , เรนมินถนน 201620 2999 เหนือ , เซี่ยงไฮ้ จีน

) กูกุญแจห้องปฏิบัติการวัสดุหน้าที่พิเศษเหอหนานมหาวิทยาลัย 475001 ไคฟง , จีน
F - L . ชิง ( & )
กุญแจห้องปฏิบัติการวิจัยเคมี organofluorine สถาบันเคมีอินทรีย์เซี่ยงไฮ้ , จีน Academy of Sciences , 345 lengling 200032 Road , เซี่ยงไฮ้ , จีน - [e-mail] ; yangenhuang @ gmail . com
plicated การประมวลผล ขั้นตอน และ การใช้แม่แบบ เมื่อเร็วๆ นี้multistep ขั้นตอนการเตรียมฟิล์มซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกขนาดสองโครงสร้างลำดับชั้นมาจากอนุภาคซิลิกามีรายงาน [ 10 , 11 ] วิธีการเหล่านี้รวมถึงสองขั้นตอนสำคัญเพื่อให้บรรลุ superhydrophobicity , การประดิษฐ์ไมโครนาโนสเกลแบบโครงสร้าง ( mnbs ) กับอนุภาคซิลิกา และแก้ไขมันด้วยวัสดุ ) .เพื่อขยายการใช้เทคนิคนี้กับสนามที่กว้างขวางมากขึ้น ยืดหยุ่นมากขึ้น และได้มีวิธีการที่ต้องการ และการ superhydrophobicity
oleophobicity สูง perfluoroalkyl โซ่ ( cnf2n ? 1 , n = 8 และ 10 ) และสารอนุพันธ์เป็นมงคลมากที่สุด เนื่องจากการทำงานกลุ่มพลังงานพื้นผิวต่ำมาก ( น้อยกว่า 20 MJ / m2 ) [ 12 ] อย่างไรก็ตามการศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าโซ่โมเลกุลที่มี perfluoroalkyl ( cnf2n ? 1 [ 8 ) ค่อนข้างลิโพฟิลิกและสามารถสะสมในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ป่า ซึ่งส่งผลให้ความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์และความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม [ 13 , 14 ) perfluoropolyether ( pfpe ) วัสดุและพื้นผิวพลังงานต่ำ ความเป็นพิษต่ำ ทนต่อสารเคมีสูงและเสถียรภาพทางความร้อนซึ่งได้ดึงดูดความสนใจเพิ่มขึ้นในการเคลือบซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก [ 15 ] แผ่นกระดาษที่ได้รับการรักษาด้วย pfpemodified โพลียูรีเทนเป็น characterized โดยน้ำและน้ำมัน repellence [ 16 ] perfluoropolyether อินทรีย์และอนินทรีย์ที่ใช้โดยกระบวนการโซล - เจลไฮบริดเป็นหน้าที่เคลือบลงบนพื้นผิวกระจก และทน oleophobic ) ,แต่น้ำติดต่อมุมและ n-hexadecane ติดต่อมุมของพื้นผิวสามารถเข้าถึง 100 – 112and 64 และ 68 ตามลำดับ [ 17 , 18 ) ผลนี้ยังพบว่าพื้นผิวที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้บรรลุและ superhydrophobicity oleophobicity สูง .
ในงานนี้เราต้องการรายงานวัสดุเคลือบผิวใหม่ มีขนาดโครงสร้างลำดับชั้นคู่ซึ่งสามารถเตรียมได้โดยการปรับเปลี่ยนของนาโนซิลิกาต่ำพลังงานต่ำด้วยพื้นผิวและพิษจาก pfpe ผ่านขั้นตอนง่ายๆ การก่อตัวของ mnbs และปรับเปลี่ยนกับ perfluoropolyether ที่มียาพร้อมกันโดยซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกและสูงทน oleophobic พื้นผิวโลหะบนกระจกท ลักษณะพื้นผิวเป็นลักษณะโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ( SEM ) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม ( AFM ) พื้นผิวขององค์ประกอบทางเคมีโดยการวัดสเปกตรัม FT-IR และเครื่อง X-ray photoelectron spectroscopy ( XPS ) วิเคราะห์ข้อมูลคุณสมบัติของการเคลือบผิวที่เปียกถูกกำหนดโดยการวัดมุมสัมผัสแบบคงที่และแบบไดนามิก .

วัสดุทดลองสารเคมีและตัวทำละลายที่ใช้รับหรือบริสุทธิ์ใช้ขั้นตอนมาตรฐาน [ 19 ] เททระเ ซีไซเลน ( TEOS ) 3-aminopropyltriethoxysilane ( APS ) และไตรเอตทิลามีน ซื้อมาจาก sinopharm สารเคมีจำกัดปลาย , ฟลูออไรด์ที่มี perfluoropolyether ( af-pfpe ) ที่ได้รับจากสถาบันชีววิทยาเคมีเซี่ยงไฮ้ , จีน