Kontroll av overflatefukting gjennom strukturering og kjemisk modifisering av overflater

Abstract

Oppgaven har fokusert på ulike prosesser for å konstruere sterkt vannavstøtende og selvrensende overflater. Dette er en type overflater som vil bli mer og mer dominerende i alt fra mobiltelefoner til behandling av husvegger. Slike overflater krever et samspill mellom stor overflateruhet, mekanisk stabilitet og kjemisk funksjonalisering. Dette er alle aspekter som oppgaven kommer inn på. Overflatene er blitt strukturert på mikro- og nanometernivå ved bruk av sot fra stearinlys. Fukteegenskapene til slike rue overflater har blitt karakterisert før og etter ytterligere belegning av SiO2 og TiO2. Tynnfilmer av SiO2 og TiO2 har blitt bygget opp via gassfasereaksjoner. SiO2 har blitt produsert med kjemisk dampdeponering (CVD) og TiO2 med atomlagsdeponering (ALD). CVD prosessen av SiO2 er undersøkt i noe mer detalj da den er relativt ny ved UiO. Fukteegenskapene til TiO2 er undersøkt som funksjon av UV-belysning da TiO2 kan vise fotokatalytiske egenskaper. Begge materialene er brukt som underlag for videre funksjonalisering med perfluorerte forbindelser. Fukteegenskapene til SiO2 og TiO2 overflater har blitt karakterisert både for flate, rue og kjemisk modifiserte overflater med perfluorerte forbindelser. Fem forskjellige perfluorerte silaner med varierende funksjonelle grupper og lengde på karbonkjede er brukt som lavenergetiske overflateaktive molekyler for å påvirke overflatefuktingen ytterligere. Før deponering ble fire ulike vaskemetoder prøvd ut for å bestemme hvordan dette påvirket reproduserbarheten til resultatene. DFT (engelsk: Density Functional Theory) beregninger er blitt utført for å få innsikt i reaksjonsmekanismen mellom silaner og SiO2 overflater, sammenlignet med tidligere publiserte eksperimentelle resultater av lignende alkylsilaner. Ved å kombinere høy ruhet og funksjonalisering med molekyler som gir lav overflateenergi er det oppnådd overflater som viser sterkt vannavstøtende egenskaper. Fremgangsmåten vist i denne oppgaven er relativt enkel og har potensiale til å kunne skaleres opp.