Estruturas de múltipla escala agregadas por nanofibras impressos para superfícies funcionais
Summary
Apresentado é um método fácil para fabricar estruturas de múltipla escala nano-micro, para superfícies funcionais, agregando nanofibras fabricadas usando um filtro de óxido de alumínio anódico.
Abstract
Estruturas de superfície múltipla escala têm atraído interesse crescente devido a vários potenciais aplicações em dispositivos de superfície. No entanto, um desafio existente no campo é a fabricação de estruturas de micro-nano híbrido usando um método fácil, baixo custo e alta produtividade. Para superar estes desafios, este trabalho propõe um protocolo para fabricar estruturas de múltipla escala usando somente um processo de impressão com um filtro de óxido de alumínio anódico (AAO) e um processo de evaporação auto-agregação de nanofibras. Ao contrário das tentativas anteriores que apontam para endireitar nanofibras, vamos demonstrar um método de fabricação exclusivo para múltipla escala nanofibras agregados com altas proporções. Além disso, a morfologia superficial e molhabilidade destas estruturas em vários líquidos foram investigados para facilitar a sua utilização em superfícies multifuncionais.
Introduction
Nanoescala texturizado estruturas tais como nanopartículas, nanotubos e nanofibras têm atraído a atenção da comunidade científica, como eles demonstram características únicas em várias aplicações, incluindo elétrica, biomédicas, óptica e superfície 1,2,3,4,5,6,7,8de engenharia. Em particular, Nanofibras são amplamente utilizadas em eletrodos stretchable e transparente9, wearable sensores10,11, interconexões12,13e aplicações de nano-óptica 14. entre os vários métodos de fabricação de estruturas em nanoescala, tais como métodos sol-gel, auto-montagem, litografia e replicação15,16,17,18, 19,20, replicação direta usando um modelo atualmente é considerado um método promissor porque é simples, econômico e aplicável a diversos materiais curável21,22 , 23 , 24 , 25 , 26.
Devido à sua estrutura múltipla escala tendo um grande número de poros de nano-escala e altura de micro escala, AAO é amplamente utilizado como modelo para a fabricação de nanofibras e nanotubos com uma alta proporção de27,28,29 , 30. no entanto, por causa da tensão superficial em uma alta proporção, nanofibras tendem facilmente agregar31,32,33. Pesquisa existente provou que nanofibras tendo uma proporção maior do que 15:1 não fica em pé mas ao invés de agregação, Considerando que aqueles que têm uma relação de menos de 5:1 são individualmente isolados sem agregação33,34. Força capilar e tensão superficial desempenham um papel importante após a remoção de alumina, usando um ácido, que é um dos processos durante a fabricação de nanofibras. Quando aumenta a taxa de proporção, a tensão superficial entre nanofibras tende a puxá-los mais perto um ao outro, causando a agregação. Vários estudos têm incidido sobre métodos para evitar tal agregação35, que é particularmente observado em polímero e nanofibras metálicas. Entre estes, hidratação da superfície de nanofibras pode reduzir a aglomeração, porque quando um líquido ocupa os espaços entre nanofibras, diminui a tensão superficial. Além disso, o método de liofilização também pode reduzir a agregação, diminuindo a tensão superficial entre nanofibras. No entanto, apesar de vários esforços, o endireitamento de nanofibras com uma alta proporção permanece um desafio.
Para este fim, nós relatamos um método exclusivo para a fabricação de estruturas de múltipla escala de nanofibras emaranhada, explorando o fenômeno de agregação em uma maneira positiva. Aqui, a estrutura de nanofibras é impresso usando um filtro AAO e poliuretano-acrilato (PUA)-tipo de resinas com uma viscosidade de 257,4 cP. Após a litografia de impressão UV nano (UV-zero), o molde é gravado com uma solução de NaOH. Para caracterizar as estruturas de múltipla escala propostas, investigamos os comportamentos padrão da amostra com nanofibras agregadas e a molhabilidade da superfície após tratamentos de superfície apropriados como o revestimento com uma monocamada auto montado e tratamento de ozônio UV . Além disso, propomos que a superfície porosa múltipla escala pode ser convertida simplesmente em uma superfície escorregadia, usando um processo de lubrificante-infundido.
Protocol
Representative Results
Discussion
A etapa chave na fabricação da Assembleia nanofibras Self agregados é garantir que o filtro AAO frágeis não quebra ao aplicar a resina com os rolos de borracha. Na verdade, deve ser assegurada que o filtro AAO não quebrar a qualquer momento antes da etapa de condicionamento. Porque o filtro AAO é 25 mm de diâmetro, o tamanho do substrato é aproximadamente 30 x 30 mm.
O assembly de nanofibras Self agregados permite-nos fornecer várias superfícies funcionais através do tratamento de …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este material é baseado no trabalho de suportado pelo programa de pesquisa de ciência básica através da nacional Research Foundation de Coreia (NRF) financiado pelo Ministério da ciência, TIC e futuro planejamento (NRF-2017R1A2B4008053) e o Ministério do comércio, indústria e energia ( MOTIE, Coreia) sob tecnologia Industrial Inovação programa n º 10052802 e o Instituto de Coreia para o avanço da tecnologia (KIAT) através do programa de incentivo para as indústrias da região de cooperação económica (N0002310).
Materials
| MINS 511RM | Minuta Tech | UV curable resin | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Aldrich | Surface treatment | |
| Sodium oxidanide | SAMCHUN | Etching solution | |
| Anopore Inoganic Membranes | Whatman | 25mm/0.2µm | |
| MT-UV-A 47 | Meiji Techno | UV curing equipment | |
| UVC-30 | Jaesung Engineering | UVO treatment equipment | |
| Smart Drop Plus | FEMTOFAB | Contact angle measurement | |
| Fluorinert FC-70 | 3M | liquid mixture of completely fluorinated aliphatic compounds | |
| Polyethylene terephthalate film | Sunchem | Substrate | |
| Acetone (99.8%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Isopropyl alcohol (99.9%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Rubber roller | Hwahong | For application of resin | |
| Corning Stirring Hot Plates | Corning | Hot plate equipment (5" x 7") |
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