Сочинение на тему Потенциальные области применения супергидрофобных поверхностей

Вдохновленные феноменом лотоса, конструкция таких специальных супергидрофобных (угол контакта с водой более 1500) поверхностей становится все более привлекательной в различных потенциальных областях применения как в научных исследованиях, так и в практическом применении, таких как самоочищение, защита от загрязнений и защита от загрязнений. прилипание. Супергидрофобность – это необычайная смачиваемость с большим углом контакта с водой и низким углом скольжения. Nienhuis и соавторы разработали, что капли воды, стекающие по поверхности листьев лотоса, обусловлены присутствием на их поверхности шероховатой микро-наноструктуры и воскообразных материалов с низкой поверхностной энергией.

Основываясь на этом принципе, ученые и исследователи пытались создать различные методы изготовления таких специальных гидрофобных и супергидрофобных поверхностей, создавая иерархические микро / наноструктуры с материалами с низкой поверхностной энергией. Хлопок, мягкое пушистое волокно, имеет низкие производственные затраты, низкую плотность и хорошую прочность как во влажном, так и в сухом состоянии, а также обладает другими уникальными свойствами, такими как комфортность; воздухопроницаемость делает их еще более привлекательными для будущих применений. Это чрезвычайно используемое сырье для изготовления одежды на протяжении многих лет. Хлопок состоит из почти чистой целлюлозы, которая содержит гидроксильные группы. Несмотря на многие преимущества хлопка, гидроксильные группы делают их превосходным влаголюбивым адсорбентом, то есть гидрофильным.

Чрезмерная водопоглощаемость позволяет легко окрашивать и загрязнять хлопковый текстиль. Иногда хлопковый текстиль также смачивается и загрязняется кровью, маслянистым внешним видом и даже бактериями, которые нежелательны при их использовании в качестве ткани, особенно в гостеприимстве. Таким образом, в последние годы не смачиваемый хлопчатобумажный текстиль с высоким значением угла контакта с водой и грязеотталкивающий хлопковый текстиль долгое время был интересным предметом исследований. Модификация текстиля гидрофобными химическими веществами для придания гидрофобности поверхности является хорошо отработанной технологией, разработанной в начале 1940 года (Roach et al. 2008). Например, патент, опубликованный Gao и McCarthy et al (2006) на основе гидрофобизации с силаном [3]. Они были успешно изготовлены из искусственного полиэстера, похожего на лист лотоса.

Два фактора (1) химический состав поверхности и (2) структура поверхности (шероховатость) способствует особым смачивающим эффектам на ткани. Сообщается, что различные подходы для повышения шероховатости поверхности, такие как внедрение нанотехнологий посредством электроспиннинга [4], плазменной обработки [5,6] и золь-гель технологии [7-9], химического осаждения из паровой фазы [10].

Силиконовый компаунд также, как сообщается, покрывает поверхности тканей в течение многих лет. Помимо нанотехнологий, полимерная технология [11,12] также играет важную роль в создании поверхностной тонкой пленки с высоким гидрофобным характером. Среди известных химических методов фтор является лучшим элементом для снижения поверхностной свободной энергии и придания ткани гидрофобности [13]. Фтор имеет небольшой радиус и высокую электроотрицательность, поэтому ковалентная связь между фтором и углеродом чрезвычайно стабильна. Когда фтор заменяется другими H и C, поверхностная свободная энергия увеличивается в следующем порядке: –CF3

Мицеллярный процесс – это образование бислоя ПАВ [16] на твердой поверхности, где происходит адсорбция. После добавления мономеров в бислой мономеры будут разделяться на ядро ​​адмицелла в процессе, называемом адсолюбилизацией. Затем в присутствии инициатора этот мономер подвергается реакции полимеризации, образуя область высокой плотности мономера на границе раздела вода / субстрат с образованием толстого или тонкого полимерного слоя на субстрате поверхности.