Multiscala strutture aggregate da nanofibre impresse per superfici funzionali
Summary
È presentato un metodo facile per fabbricare strutture multiscala nano-micro, per superfici funzionali, aggregando le nanofibre fabbricate utilizzando un filtro di ossido di alluminio anodico.
Abstract
Multiscala strutture superficiali hanno attirato un interesse crescente a causa di diverse applicazioni in dispositivi di superficie. Tuttavia, una sfida esistente nel campo è la fabbricazione di strutture di micro-nano ibrida utilizzando un metodo facile, conveniente e ad alta velocità. Per superare queste sfide, questo libro propone un protocollo per fabbricare strutture multiscala utilizzando solo un processo di stampa con un filtro di ossido di alluminio anodico (AAO) e un processo evaporativo auto-aggregazione di nanofibre. A differenza dei precedenti tentativi che hanno lo scopo di raddrizzare le nanofibre, dimostriamo un metodo di fabbricazione unico per aggregati multiscala nanofibre con elevati rapporti di aspetto. Inoltre, la morfologia superficiale e bagnabilità di queste strutture su vari liquidi sono stati studiati per facilitarne l’uso in superfici multifunzionali.
Introduction
Su scala nanometrica martellata strutture come le nanoparticelle, nanotubi e nanofibre hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica, come dimostrano le caratteristiche uniche in varie applicazioni tra cui elettrici, biomedica, ottico e superficie 1,2,3,4,5,6,7,8di ingegneria. In particolare, le nanofibre sono ampiamente usate in elettrodi estensibile e trasparente9, sensori indossabili10,11, interconnessioni12,13e applicazioni di nano-ottica 14. tra i vari metodi di fabbricazione di strutture su scala nanometrica, quali metodi di sol-gel, auto-assemblaggio, Litografia e replica15,16,17,18, 19,20, utilizzando un modello di replica diretti attualmente è considerato un metodo promettente perché è semplice, conveniente e applicabile a vari materiali curabile21,22 , 23 , 24 , 25 , 26.
Grazie alla sua struttura multiscala avendo un gran numero di pori su scala nano e micro-scala altezza, AAO è ampiamente utilizzato come modello per la fabbricazione di nanofibre e nanotubi con un alto allungamento27,28,29 , 30. Tuttavia, a causa della tensione superficiale a un alto allungamento, nanofibre tendono ad aggregare facilmente31,32,33. Ricerca esistente ha dimostrato che le nanofibre avendo un allungamento maggiore di 15:1 non stare in piedi ma invece aggregare, mentre quelli che hanno un rapporto meno di 5:1 sono singolarmente isolati senza aggregazione33,34. Forza capillare e tensione superficiale gioca un ruolo importante dopo la rimozione di allumina utilizzando un mordenzante, che è uno dei processi durante la fabbricazione di nanofibra. Quando aumenta di proporzioni, tensione superficiale tra le nanofibre tende a tirare più vicini uno a altro, causando l’aggregazione. Diversi studi si sono concentrati sui metodi per prevenire tale aggregazione35, che è osservata specialmente in polimero e nanofibre metalliche. Tra questi, idratazione della superficie nanofibra può ridurre l’agglomerazione perché quando un liquido occupa gli spazi tra le nanofibre, tensione superficiale diminuisce. Inoltre, il metodo liofilizzazione può anche ridurre l’aggregazione facendo diminuire la tensione superficiale tra le nanofibre. Tuttavia, nonostante i vari sforzi, il raddrizzamento di nanofibre con un alto allungamento rimane una sfida.
A tal fine, segnaliamo un metodo unico per la realizzazione di strutture multiscala di nanofibra aggrovigliato sfruttando il fenomeno di aggregazione in un modo positivo. Qui, la struttura di nanofibra è impresso utilizzando un filtro AAO e poliuretano-acrilato (PUA)-tipo di resine con una viscosità di 257.4 cP. Dopo Litografia di impronta nano UV (UV-NIL) viene eseguita, la muffa è inciso con una soluzione di NaOH. Per caratterizzare le strutture proposte multiscala, studiamo i comportamenti di modello del campione con nanofibre aggregate e la bagnabilità superficiale dopo opportuni trattamenti superficiali quali rivestimento con un monostrato auto-assemblato e trattamento con ozono UV . Inoltre, proponiamo che la superficie porosa multiscala può essere convertita semplicemente in una superficie scivolosa utilizza un processo di lubrificante-infuso.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il passo chiave nella fabbricazione dell’Assemblea auto-aggregati nanofibra è garantire che il filtro AAO fragile non si rompe quando applicare la resina con i rulli di gomma. Infatti, è indispensabile accertarsi che il filtro AAO non rompere in qualunque momento prima della fase di incisione. Poiché il filtro AAO è di 25 mm di diametro, la dimensione del substrato è circa 30 x 30 mm.
L’Assemblea di auto-aggregati nanofibra ci consente di fornire varie superfici funzionali attraverso il c…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo materiale si basa su lavori sostenuta dal programma attraverso la nazionale Ricerca Fondazione della Corea (NRF) finanziato dal Ministero della scienza, ICT e futuro pianificazione (NRF-2017R1A2B4008053) e il Ministero di commercio, industria ed energia (ricerca di scienza di base ECONOMIA, Corea del Sud) sotto tecnologia industriale innovazione programma n. 10052802 e l’Istituto di Corea per l’avanzamento della tecnologia (KIAT) attraverso il programma di incoraggiamento per le industrie della regione di cooperazione economica (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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