Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Поверхность пленки, образованной нанопроводами ZnO.

Водоотталкивающие пленки из оксида цинка

Ключевые слова:  нанопровода, оксид цинка, периодика, смачивание

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

10 октября 2007

Для многих практических применений очень важно, какие свойства по отношению к воде проявляет та или иная поверхность – гидрофильные или гидрофобные. Например, супергидрофобные поверхности успешно применяются для создания защитных водоотталкивающих покрытий. Кроме того, смачивание играет немаловажную роль в жизнедеятельности живых организмов.

Как известно, на процессы смачивания сильно влияет структура поверхности. Французские исследователи предложили использовать нанопроволоки из оксида цинка для получения гидрофобных пленок. Оксид цинка очень популярен среди ученых благодаря своим электрическим, оптическим и механическим свойствам, поэтому к настоящему моменту разработано множество методик синтеза различных структур на его основе. В данном случае методом электроосаждения была получена пленка, образованная нанопроводами ZnO.

Провода оксида цинка в виде гексагональных призм имеют длину около 3.5 мкм, а диаметр составляет 160 нм. Как видно на микрофотографии, торцы проводов неровные, из-за чего пленка имеет шероховатости как на микро-, так и на наноуровне. Эта особенность, по мнению ученых, во многом определяет смачиваемость поверхности. Свежеприготовленная пленка проявляет супергидрофильные свойства, и угол смачивания близок к 0°.

Для модификации свойств пленка была покрыта стеариновой кислотой – дешевым нетоксичным веществом. Ее длинные углеводородные цепи образуют плотные самособирающиеся монослои, которые, благодаря сильной связи между карбоксильными группами и атомами цинка, крепко удерживаются на поверхности нанопроводов ZnO. После обработки пленка стала супергидрофобной. Угол смачивания оказался равен 176°, а гистерезис смачивания составил менее 1°.

Поверхность из модифицированных нанопроводов ZnO оказалась стабильной в широком диапазоне pH – значение краевого угла практически не менялось в интервале pH от 1.8 до 12.6. Оксид цинка взаимодействует с растворами и кислот, и щелочей, следовательно, монослой стеариновой кислоты является эффективным защитным барьером. Также на свойства пленки практически не влияет температура вплоть до 250 °С.

Авторы работы отмечают, что полученные значения краевых углов оказались наибольшими для оксидных материалов. Однако это в некотором роде является спекуляцией, так как оксид цинка лишь задает топологию поверхности, а гидрофобные свойства проявляет стеариновая кислота.

Работа «A ZnO nanowire array film with stable highly water-repellent properties» была опубликована в журнале Nanotechnology.


Источник: IOP



Комментарии
Вообще-то стабильность в широком диапазоне рН вызывает сомнения. Скорее всего, система совсем нестабильна, но реакция не протекает за счёт отсутствия контакта реагентов.
В аммиаке, я думаю, растворится спокойно. А если ещё добавить aqua vitae...
Shvarev Alexey Y, 11 октября 2007 18:28 
БА!Нанотехнология! Поздравляю с получением стеарата цинка. Из бочки сей реактив брать не пробовали? http://en.wi...nc_stearate
Zinc stearate (Zn(C18H35O2)2) is a chemical compound. Zinc stearate is a zinc soap that repels water. It is insoluble in polar solvents such as alcohol and ether but soluble in aromatic hydrocarbons eg benzene and chlorinated hydrocarbons when heated. It is the most powerful mold release agent among all metal soaps. It contains no electrolyte and has a hydrophobic effect. Its main application areas are the plastics and rubber industry where it is used as a releasing agent and lubricant which can be easily incorporated.

Трусов Л. А., 12 октября 2007 17:46 
а любителей углеродных нанотрубок, по-вашему, стоит поздравить с получением сажи?
Соколов Петр Сергеевич, 12 октября 2007 20:41 
Ya Dumayu herr Shvarev prav tut.
Shvarev Alexey Y, 12 октября 2007 20:44 
А за гидрофобность кто отвачает? Оксид цинка? Давайте сделаем упражнение: замените A ZnO nanowire array film на A Zn stearate film в названии статьи. Это будет правильно отражать сделанный эксперимент. Навроде-"мокрая пленка воды". И все. Никуда статью не возьмут.
Не вижу повода для столь резкого наезда. Полученный материал является нанокристаллическим оксидом цинка - это факт. Поверхности материала гидрофобна - это факт. Естественно, на поверхности есть слой стеарата (вероятнее всего, монослой) - ну и что с того, если получен материал с требуемыми свойствами?
Как я понимаю, угол смачивания для стеарата цинка равен 135 градусов? Так что если убрать "массивы нанопроволок" из названия и из самой работы, никакого эффекта супергидрофобнобности и не будет. Ничего удивительного, что такую статью никуда не возьмут.
Трусов Л. А., 13 октября 2007 16:34 
не понимаю, о чем спор. авторы задались вопросом получения гидрофобной поверхности с углом смачивания около 180 градусов и успешно с этим справились. причем, довольно простым способом.
Shvarev Alexey Y, 14 октября 2007 01:44 
Вот не надо ля-ля про получение материалов с ТРЕБУЕМЫМИ свойствами. Вот так и вижу: сели ученуе и думают как им получить супергидрофобный материал. Думают, думают, перебирают тысячи вариантов, делают сотни экспериментов и выдают в статье углы смачивания для десятков разных материалов. Смишно. Статья та не такая. А было так: изучал аспирант сорбцию солей жирных кислот на оксиде цинка, может и самих жирных кислот тоже. Получил таку цифру. А в статье появился материал с ТРЕБУЕМЫМИ свойствами. Кем требуемыми? Но это так, к слову. Вот интересно узнать, чем монослой стеарата цинка на "нанокристаллах" оксида цинка замечателен? Чем он отличается от монослоя стеарата цинка на скажем просто пленке оксида цинка? Невредно графики поставить рядом. Если да есть отличие за скажем дополнительной поверхностной энергии, то насколько и почему? Или сказали "нано" и сразу все все поняли, что эффекты должны быть именно такими? Читая современные статьи поражаешся что в каждой второй ученые синтезируют материал с замечательними свойствами, которые неимоверно важны народному хозяйству. И заранее знают что они его получат. Просто иногда фигеешь от целенаправленности синтеза (нам бы так). С обьяснениями как то народ не затрудняется потому что поверхностную энергию мерять - некислая экспериментальная проблема.
Shvarev Alexey Y, 14 октября 2007 01:59 
Я легко могу себе представить, что пленка соли жирной кислоты (мыла) буден менее гидрофобна, чем скажем монослой ОРИЕНТИРОВАННЫХ молекул того же самого мыла. Хорошо. Но при чем тут "нанокристаллы"? Просто слой оксида цинка должен работать не хуже. Или хуже? Тогда, дамы и господа, хочется знать почему.
Трусов Л. А., 20 октября 2007 16:21 
всем хочется. видимо, они по этой теме не единственную статью напишут.
Shvarev Alexey Y, 22 октября 2007 23:43 
Вот и посмотрим, только ведь по уму-то надо именно с пленки оксида цинка начинать, а не с волосатых кристаллов. А вы всерьез считаете, что так можно писать статьи? Без объяснений? Померяли контактный угол на сливочном масле и, скажем, навозе, получили цифирь и в печать? А смысл в чем? Потому, что прибор есть и сним что-то надо делать? Ведь это же не компания по "производству гидрофобных покрытий", для которой эмпирический результат вполне покатит. Это, Сэры, наука.
От имени сотрудников лаборатории химии поверхности тонких пленок НАН Беларуси.
Уважаемые участники дискуссии. Не так важно, стеариновая кислота или стеарат цинка на поверхности. Супергидрофобный характер образца связан с наличием наноструктурированной поверхности. В данном случае был реализован вариант "эффекта лотоса", когда капелька воды "зависает" на остриях нанометрового размера. На обычной планарной поверхности парафиновые улгеводороды в виде мономолекулярной пленки дают краевой угол смачивания 90-108 градусов.
Чулин Андрей Владимирович, 11 декабря 2007 01:08 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

В разных ракурсах
В разных ракурсах

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые 3D пористые наноуглеродные материалы из панцирей морских крабов. Клапан без клапана: как идёт воздух в лёгких у птиц. Углеродные фуллертрубки: от полупроводников до металлов. Механическое напряжение и
поверхностное натяжение скирмионов.

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 2)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Международная магистратура по химии/геномике/нанотехнологиям без экзаменов - участвуй в Конкурсе портфолио
Международный научный центр SCAMT Университета ИТМО объявляет Конкурс портфолио, победители которого будут зачислены на бюджетные места на одну из программ международной магистратуры "Химия прикладных материалов", "Прикладная геномика" или "Молекулярная биология и биотехнология" без вступительных экзаменов!

В тесноте, да не в обиде: микрореакторы и псевдоморфы
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Известный всем принцип «в тесноте, да не в обиде» относится не только к людям, это отличная демонстрация одного из не менее известных подходов уже в области нанотехнологий, основанного на использовании гетерогенных микрореакторов для формирования наноструктурированных частиц в ограниченном пространстве. При этом наночастицы или наноструктуры формируются в «тесноте», будучи ограниченными границей раздела микрореактора с окружающей средой, но никто на это не в обиде – с использованием микрореактора удается контролировать сложную и удивительную агрегатную структуру из наночастиц, которая может играть ключевую роль в формировании практически важных свойств наноматериалов.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.