Η Αρχή των Υδροφοβικών/Σούπερ Υδροφοβικών Επιστρώσεων

Παρασκευάστηκαν συμβατικές επικαλύψεις sol-gel χρησιμοποιώντας MTMOS και TEOS ως πρόδρομες ουσίες σιλανίου για να σχηματίσουν ένα λείο, διαυγές και πυκνό οργανικό/ανόργανο δίκτυο σε ένα υπόστρωμα από κράμα αλουμινίου. Τέτοιες επικαλύψεις είναι γνωστό ότι έχουν εξαιρετική πρόσφυση λόγω της ικανότητάς τους να σχηματίζουν δεσμούς Al-O-Si στη διεπιφάνεια επικάλυψης/υποστρώματος.
Το δείγμα-ΙΙ σε αυτή τη μελέτη αντιπροσωπεύει μια τέτοια συμβατική επικάλυψη κολλοειδούς γέλης. Προκειμένου να μειώσουμε την επιφανειακή ενέργεια και συνεπώς να αυξήσουμε την υδροφοβικότητα, ενσωματώσαμε ένα οργανοσιλάνιο που περιέχει μια αλυσίδα φθοροοκτυλίου, επιπλέον των MTMOS και TEOS (δείγμα Α). Οι αλκυλικές αλυσίδες που περιέχουν άτομα φθορίου είναι γνωστό ότι παρέχουν σημαντική υδροφοβικότητα. Τέτοιες αλυσίδες, όταν συνδέονται στο πολυμερές δίκτυο μέσω εύκαμπτων δεσμών σιλοξάνης, θα έχουν την τάση να προσανατολίζονται στην επιφάνεια και συνεπώς να μειώνουν την επιφανειακή ενέργεια των επικαλύψεων, όπως απεικονίζεται στο σχήμα 1. Δεδομένου ότι η υδρόφοβη ιδιότητα δεν εξαρτάται μόνο από τη χημική σύνθεση της επιφάνειας, αλλά επηρεάζεται και από την τοπογραφία των μεμβρανών, επιχειρήσαμε να παράγουμε επιστρώσεις με διάφορους βαθμούς τραχύτητας επιφάνειας. Στα δείγματα Β και Γ, μικροσωματίδια και νανοπυριτίου, αντίστοιχα, ενσωματώθηκαν για να δημιουργήσουν τραχύτητα επιφάνειας που θα ενίσχυε την υδροφοβικότητα. Η χρήση μικροσωματιδίων (δείγμα Β) και μικρο + νανοσωματιδίων (δείγμα Γ) χρησιμοποιήθηκαν για την κατανόηση της επίδρασης του προσανατολισμού τέτοιων σωματιδίων στην επιφάνεια, και ως εκ τούτου, της προκύπτουσας υδροφοβικότητας.

Το σχήμα 2 δείχνει τη σχηματική αναπαράσταση των υποτιθέμενων επιφανειακών τοπογραφιών επικαλύψεων με και χωρίς νανο/μικροσωματίδια και τη γωνία επαφής τους με το νερό σε τέτοιες επιφάνειες.