Due to the intimate contact at the

Due to the intimate contact at the solid–liquid interface, a water drop in the Wenzel state has a higher contact angle hysteresis and will adhere very efficiently to the substrate in spite of a large static con- tact angle, which is referred to as “sticky” superhydrophobicity. In our case, although the static contact angles for the treated cotton fabrics were all in the range between 151◦ and 157◦, the contact angle hysteresis varied with the number of PAH/SiO2 layer assembled (Fig. 7). For the cotton fabrics assembled with 1 or 3 layers of PAH/SiO2 , the contact angle hysteresis was larger than 45◦ , and the fabric surface is sticky. However, for the fabric treated with 5 or 7 layers of PAH/SiO2, the contact angle hysteresis decreased to less than 10◦ , leading to a “slippery” superhydrophobic surface. The significant decrease in contact angle hysteresis can be attributed to the reduced contribution from the fully wetted Wenzel state.
The force required to move the water drops on the surface is dependent on the contact angle hysteresis [37], F ≈ lv (cos R − cos A) W, where lv is the interfacial tension of the water at the water–air interface, W is the width of the wetted area perpendicular to the movement direction, and A and R are the advancing and receding contact angle, respectively. According to this equation, the values of F normalized with respect to W can be calculated, and the results are shown in Fig. 7. For the cotton fabrics assembled with 1 and 3 layers of PAH/SiO2, the force was 59.3 and 39.1dyn/cm, respectively. When the number of PAH/SiO2 layers was increased to 5 and 7, the force decreased dramatically to 3.1 and 1.3 dyn/cm, respectively. This suggests that it requires only about one-thirteenth of the force, 3.1dyn/cm vs. 39.1dyn/cm, to move a water drop on the fabric assembled with 5 layers of PAH/SiO2 compared to that with 3 layers of PAH/SiO2. It should be pointed out that for the fabric assembled with 5 or 7 layers of PAH/SiO2, the sliding angles were hard to measure because the water drops rolled easily on the fabric surface when the fabric was just gently moved horizontally.
In an attempt to investigate the buoyancy of the superhydrophobic cotton fabrics, we made a miniature boat by using the superhydrophobic fabric assembled with (PAH/SiO2)5 multilayers, and loaded the boat with heavy rubber (density 1.7gcm−3). The volume of the boat was 8.0 cm3 . According to Archimedes’ principle, the loading capacity of this boat on water surface should be 8.0 g. However, we found that the maximum loading capacity for this boat was 11.6 or 12.2 g if the boat weight is included. This suggests that besides the buoyancy force associated with the boat volume of 8.0 cm3 , there is an extra buoyancy force to support the extra load- ing of 4.2 g. Fig. 8 shows the floating behavior of a superhydrophobic fabric boat with a maximum loading. As can be seen, the boat still floated even when its upper edges were below the water surface, which can be ascribed to the extremely low surface energy of the fabric. Therefore, one contribution to the extra buoyancy force is the surface tension force related to the upper perimeter of the boat. Another contribution to the extra buoyancy force comes from the plastron effect [38,39]. The trapped air film surrounding the fabric outer surface provides additional displaced volume of water, and thus extra buoyancy force.
For practical applications, the durability of the superhydrophobic surface is important. In our study, the affinity between the (PAH/SiO2 )5 multilayers and the cotton fiber was tested by immersing the fabric into a sonication bath containing ethanol, which can completely wet the superhydrophobic fabric. After continuous sonication for 1 h, no significant changes in the contact angles were found. In addition, the wash durability test revealed that the contact angle hysteresis of the cotton fabric assembled with (PAH/SiO2)5 multilayers still remained lower than 10◦ after 10 cycles of home laundering, and the static contact angle remained above 150◦ even after 30 cycles (Fig. 9).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เนื่องจากสนิทสนมในอินเตอร์เฟซของแข็ง – ของเหลว หยดน้ำในสถานะ Wenzel มี hysteresis เป็นมุมสัมผัสสูง และพื้นผิวแม้มุมขนาดใหญ่คงปรับชั้นเชิง ซึ่งจะเรียกว่า "เหนียว" superhydrophobicity ยึดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีของเรา แม้ว่าจะคงติดต่อมุมสำหรับผ้าฝ้ายรับการรักษาในช่วงระหว่าง 151◦ และ 157◦, hysteresis มุมสัมผัสแตกต่างกัน มีจำนวนชั้น ผา/SiO2 ประกอบ (7 รูป) สำหรับผ้าฝ้ายประกอบ ด้วยชั้น 1 หรือ 3 ผา/SiO2, hysteresis มุมสัมผัสที่มีขนาดใหญ่กว่า 45◦ และพื้นผิวผ้ามีความเหนียว อย่างไรก็ตาม ผ้าที่ถือว่า มี 5 หรือ 7 ชั้น หน้าผา/SiO2, hysteresis มุมสัมผัสลดน้อยกว่านำพื้นผิวลื่น" superhydrophobic, 10◦ ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในมุมสัมผัส hysteresis สามารถมาประกอบกับส่วนลดจากรัฐ Wenzel เปียกเต็มแรงที่ใช้ในการย้ายน้ำหยดบนผิวเป็นพึ่ง hysteresis มุมสัมผัส [37] ตอนนี้ F ≈ (cos R − cos A) W ตอนที่แรงแรงของน้ำในน้ำ – อากาศอินเตอร์เฟซ W เป็นความกว้างของพื้นที่เปียกที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนไหว และ A และ R มุมติดต่อ advancing และร่น ตามลำดับ ตามสมการนี้ สามารถคำนวณค่าของ F ตามปกติเกี่ยวกับ W และผลลัพธ์จะแสดงในรูป 7 สำหรับผ้าฝ้ายประกอบ ด้วยชั้นที่ 1 และ 3 ของ ผา/SiO2 แรงคือ 59.3 และ 39.1dyn / cm ตามลำดับ เมื่อเพิ่มจำนวนชั้น ผา/SiO2 เป็น 5 และ 7 แรงลดลงอย่างมากเป็น 3.1 และ 1.3 dyn/cm ตามลำดับ นี้แสดงให้เห็นว่า มันต้องมีเพียงประมาณหนึ่งใน thirteenth ของแรง 3.1dyn / ซม.เทียบกับ 39.1dyn ซม. การย้ายน้ำส่งบนผ้าประกอบ ด้วย 5 ชั้นของ ผา/SiO2 เมื่อเทียบกับที่ มี 3 ชั้นของ ผา/SiO2 มันควรจะชี้ให้เห็นว่า สำหรับผ้าที่ประกอบ ด้วย 5 หรือ 7 ชั้น หน้าผา/SiO2 มุมเลื่อนได้ยากที่จะวัด เพราะหยดน้ำรีดได้อย่างง่ายดายบนพื้นผิวผ้าเมื่อผ้าถูกย้ายเพียงเบา ๆ ในแนวนอนในความพยายามที่จะตรวจสอบการลอยตัวของผ้าฝ้าย superhydrophobic เราทำเรือขนาดเล็ก โดยใช้ผ้า superhydrophobic ประกอบ ด้วย multilayers (ผา/SiO2) 5 และโหลดเรือยางหนา (ความหนาแน่น 1.7gcm−3) ระดับเสียงของเรือคือ 8.0 cm3 ตามหลักของอาร์คิมิดี กำลังรับน้ำหนักของเรือบนผิวน้ำนี้ควรเป็น 8.0 กรัม อย่างไรก็ตาม เราพบว่า สำหรับเรือนี้โหลดสูงสุด 11.6 หรือ 12.2 กรัมถ้าน้ำหนักเรือรวม นี้แสดงให้เห็นว่า นอกจากการลอยตัวบังคับเกี่ยวข้องกับปริมาณเรือ 8.0 cm3 มีแรงกดลอยตัวเพิ่มเติมเพื่อรองรับโหลดที่เพิ่มเติม-ing 4.2 g. รูป 8 แสดงลักษณะของผ้าที่ superhydrophobic ลอยเรือที่บรรทุก สามารถเห็นได้ เรือยังคงลอยแม้เมื่อขอบด้านบนด้านล่างผิวน้ำ ซึ่งสามารถกำหนดให้พลังงานต่ำมากพื้นผิวของผ้า ดังนั้น ส่วนหนึ่งลอยตัวเสริมแรงคือ แรงแรงตึงผิวที่เกี่ยวข้องกับขอบเขตบนของเรือ สมทบอีกแรงลอยตัวที่เสริมมาจากผล plastron [38,39] ฟิล์มฟองอากาศโดยรอบพื้นผิวด้านนอกของผ้าช่วยให้ไดรฟ์ข้อมูลเพิ่มเติมที่พลัดถิ่น น้ำจึงลอยตัวเสริมแรงสำหรับประยุกต์ใช้งานจริง ความทนทานของพื้นผิว superhydrophobic เป็นสิ่งสำคัญ ในการศึกษาของเรา ความสัมพันธ์ระหว่าง multilayers (ผา/SiO2) 5 และใยฝ้ายถูกทดสอบ โดยการแช่ผ้าในน้ำ sonication ที่ประกอบด้วยเอทานอล ซึ่งสามารถเปียกโชกผ้า superhydrophobic หลังจาก sonication ต่อเนื่องสำหรับ 1 h มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในมุมติดต่อพบ นอกจากนี้ การทดสอบความทนทานล้างเปิดเผยว่า hysteresis มุมสัมผัสของผ้าฝ้ายที่ประกอบ ด้วย multilayers (ผา/SiO2) 5 ยังคงอยู่ต่ำกว่า 10◦ หลังจาก 10 รอบของการฟอกบ้าน และมุมติดต่อคงอยู่เหนือ 150◦ แม้ 30 รอบ (9 รูป)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เนื่องจากการติดต่อใกล้ชิดที่อินเตอร์เฟซที่เป็นของแข็งของเหลวหยดน้ำในรัฐเวนเซลมีฮีมุมสัมผัสที่สูงขึ้นและจะปฏิบัติตามได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกับพื้นผิวทั้งๆที่คงมุมชั้นเชิงที่มีขนาดใหญ่อย่างต่อซึ่งจะเรียกว่าเป็น " เหนียว "superhydrophobicity ในกรณีของเราแม้ว่ามุมติดต่อคงที่สำหรับผ้าฝ้ายได้รับการรักษาทุกคนอยู่ในช่วงระหว่าง151◦และ157◦ฮีมุมสัมผัสที่แตกต่างกันที่มีจำนวนของชั้น PAH / SiO2 ประกอบ (รูปที่. 7) สำหรับผ้าฝ้ายประกอบกับ 1 หรือ 3 ชั้นของ PAH / SiO2 ที่ hysteresis มุมสัมผัสมีขนาดใหญ่กว่า45◦และพื้นผิวผ้าจะเหนียว แต่สำหรับผ้ารับการรักษาด้วย 5 หรือ 7 ชั้นของ PAH / SiO2 ที่ hysteresis มุมสัมผัสลดลงน้อยกว่า10◦นำไปสู่การ "ลื่น" พื้นผิวที่ superhydrophobic การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการติดต่อ hysteresis มุมสามารถนำมาประกอบกับผลงานที่ลดลงจากรัฐเวนเซลเปียกอย่างเต็มที่.
แรงที่ต้องย้ายหยดน้ำบนพื้นผิวขึ้นอยู่กับฮีมุมสัมผัส [37], F ≈ LV (cos R - cos A) W ที่ LV เป็นความตึงเครียด interfacial น้ำที่อินเตอร์เฟซที่น้ำอากาศ W มีความกว้างของพื้นที่เปียกที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนไหวและ A และ R เป็นความก้าวหน้าและถอยมุมสัมผัสตามลำดับ ตามสมการนี้ค่าของ f ปกติด้วยความเคารพ W สามารถคำนวณและผลลัพธ์จะแสดงในรูป 7. สำหรับผ้าฝ้ายประกอบกับ 1 และ 3 ชั้นของ PAH / SiO2 แรงเป็น 59.3 และ 39.1dyn / ซม. ตามลำดับ เมื่อจำนวนของชั้น PAH / SiO2 เพิ่มขึ้นเป็น 5 และ 7 แรงลดลงอย่างมากเป็น 3.1 และ 1.3 Dyn / ซม. ตามลำดับ นี้แสดงให้เห็นว่ามันต้องมีเพียงประมาณหนึ่งในสิบสามแรง 3.1dyn / ซม. เทียบกับ 39.1dyn / cm จะย้ายหยดน้ำบนผ้าประกอบกับ 5 ชั้นของ PAH / SiO2 เมื่อเทียบกับที่มี 3 ชั้นของ PAH / SiO2 มันควรจะชี้ให้เห็นว่าสำหรับผ้าที่ประกอบกับ 5 หรือ 7 ชั้นของ PAH / SiO2 มุมเลื่อนก็ยากที่จะวัดเพราะหยดน้ำกลิ้งได้อย่างง่ายดายบนพื้นผิวผ้าเมื่อผ้าก็แค่ย้ายเบา ๆ ในแนวนอน.
ในความพยายามต่อไปยัง ตรวจสอบการลอยตัวของผ้าฝ้าย superhydrophobic เราทำเรือขนาดเล็กโดยใช้ผ้า superhydrophobic ประกอบกับ (PAH / SiO2) 5 หลายชั้นและเต็มไปด้วยเรือยางแบบหนา (ความหนาแน่น 1.7gcm-3) ปริมาณของเรือเป็น 8.0 cm3 ตามหลักการ Archimedes 'ความจุในการโหลดของเรือลำนี้บนพื้นผิวของน้ำควรจะเป็น 8.0 กรัม อย่างไรก็ตามเราพบว่าความสามารถในการบรรทุกสูงสุดสำหรับเรือลำนี้เป็น 11.6 หรือ 12.2 กรัมถ้าน้ำหนักเรือรวม นี้แสดงให้เห็นว่านอกจากแรงลอยตัวที่เกี่ยวข้องกับปริมาณเรือ 8.0 cm3 จะมีแรงลอยตัวพิเศษเพื่อสนับสนุนไอเอ็นจี load- พิเศษ 4.2 กรัม มะเดื่อ. 8 แสดงพฤติกรรมที่ลอยเรือผ้า superhydrophobic กับการโหลดสูงสุด ที่สามารถมองเห็นเรือยังคงลอยแม้ในขณะที่ขอบบนของใต้พื้นผิวของน้ำซึ่งสามารถกำหนดให้พลังงานต่ำมากพื้นผิวของเนื้อผ้า ดังนั้นหนึ่งสมทบแรงลอยตัวพิเศษเป็นแรงตึงผิวที่เกี่ยวข้องกับปริมณฑลบนของเรือ มีส่วนร่วมในแรงลอยตัวพิเศษอีกประการหนึ่งมาจากผล plastron ม [38,39] ภาพยนตร์เรื่องนี้อากาศติดอยู่โดยรอบผ้าพื้นผิวด้านนอกให้ปริมาณพลัดถิ่นที่เพิ่มขึ้นของน้ำและแรงลอยตัวพิเศษดังนั้น.
สำหรับการใช้งานในทางปฏิบัติและความทนทานของพื้นผิว superhydrophobic เป็นสิ่งที่สำคัญ ในการศึกษาของเราความสัมพันธ์ระหว่าง (PAH / SiO2) 5 หลายชั้นและเส้นใยฝ้ายได้รับการทดสอบโดยการแช่ผ้าลงในอ่างน้ำ sonication ที่มีเอทานอลที่สมบูรณ์สามารถเปียกผ้า superhydrophobic หลังจาก sonication อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1 ชั่วโมงไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในมุมที่ติดต่อที่ถูกพบ นอกจากนี้ยังมีการทดสอบความทนทานล้างเปิดเผยว่า hysteresis มุมสัมผัสของผ้าฝ้ายประกอบกับ (PAH / SiO2) 5 หลายชั้นยังคงอยู่ต่ำกว่า10◦หลังจาก 10 รอบของการฟอกบ้านและมุมสัมผัสแบบคงที่ยังคงสูงกว่า150◦แม้หลังจากที่ 30 รอบ (รูป. 9)