ساخت پوشش نانوکامپوزیتی شفاف فوق آبدوست PMMA-SiO2

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، مشکین دشت، البرز، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، اصفهان، ایران

3 پژوهشکده نیمه‌هادی‌ها، پژوهشگاه مواد و انرژی، مشکین دشت، البرز، ایران

چکیده

در این پژوهش، فیلم نانوکامپوزیت فوق آبدوست شفاف PMMA-SiO2 به روش غوطه‌وری روی زیرلایه شیشه ای اعمال گردید. سپس نمونه‌ها در دماهای 100 و 500 درجه سلسیوس آنیل شدند. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف سنج پراش انرژی اشعه ایکس (EDS)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف سنج UV-VIS و تحلیل‌گر زاویه تماس آب، به­ترتیب برای بررسی مورفولوژی، درصد عناصر، زبری سطح، خواص نوری و آبدوستی نانوکامپوزیت استفاده شد. طیف عبور پوشش نشان داد که شفافیت زیرلایه‌ی شیشه با فیلم نانوکامپوزیت PMMA-SiO2 کاهش نیافت و بدون تغییر ماند. علاوه بر این، نتایج ترشوندگی برای نمونه های آنیل شده در دمای 500 درجه سلسیوس، کاهش زاویه تماس زیرلایه را از 1/34 درجه به حدود صفر درجه نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fabrication of PMMA-SiO2 Super-Hydrophilic Transparent Nanocomposite Coating

نویسندگان [English]

  • Hamideh Shahroudi 1
  • Mohammad Reza Vaezi 1
  • Akbar Eshaghi 2
  • Asghar Kazemzadeh 3
1 Department of Nano-Technology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center, MeshkinDasht, Alborz, Iran
2 Faculty of Materials Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Shahin Shahr, Esfahan, Iran
3 Department of Semiconductors, Materials and Energy Research Center, MeshkinDasht, Alborz, Iran
چکیده [English]

In this study, PMMA-SiO2 transparent superhydrophilic nanocomposite film was applied by immersion method on glass substrate. Then the samples were annealed at 100 and 500 °C. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM), energy disspersive spectroscopy (EDS), atomic force microscope (AFM), UV-VIS spectrometer, and water contact angle analyserwere used to studythe morphology, elements percentage, surface roughness, and optical and hydrophilic properties of nanocomposites. The coating transmission spectra showed that the transparency of the glass substrate did not decrease with PMMA-SiO2 nanocomposite film and remained unchanged. In addition, the wettability results for the annealed samples at 500 °C showed a decrease in the contact angle of the substrate from about 34.1° to about 0°.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Super-Hydrophilic
  • coating
  • nano-composite
  • Silica
1.   Aghaei, R., Eshaghi, A., "Optical and superhydrophilic properties of nanoporous silica-silica nanocomposite thin film", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 699, (2017), 112-118. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.12.327
2.   Wang, R., Hashimoto, K., Fujishima, A., Chikuni, M., Kojima, E., Kitamura, A., Shimohigoshi, M., Watanabe, T., "Light-induced amphiphilic surfaces", Nature, Vol. 388, No. 6641, (1997), 431-432. https://doi.org/10.1038/41233
3.   Ren, S., Wang, L., Yu, H., Haroon, M., Ullah, R. S., Haq, F., Khan, R. U., Fahad, S., "Recent progress in synthesis of antifogging agents and their application to agricultural films: A review", Journal of Coatings Technology and Research, Vol. 15, No. 3, (2018), 445-455. https://doi.org/10.1007/s11998-018-0051-x
4.   Eshaghi, A., Mojab, M., "Fabrication of antireflective antifogging nano-porous silica thin film on glass substrate by layer-by-layer assembly method", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 405, (2014), 148-152. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.09.017
5.   Blivi, A. S., Benhui, F., Bai, J., Kondo, D., Bédoui, F., "Experimental evidence of size effect in nano-reinforced polymers: Case of silica reinforced PMMA", Polymer Testing, Vol. 56, (2016), 337-343. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2016.10.025
6.   Sriboonruang, A., Kumpika, T., Sroila, W., Kantarak, E., Singjai, P., Thongsuwan, W., "Superhydrophobicity/superhydrophilicity transformation of transparent PS-PMMA-SiO2 nanocomposite films", Ukranian Journal of Physics, Vol. 63, No. 3, (2018), 226-231. https://doi.org/10.15407/ujpe63.3.226
7.   Wang, J., Chen, X., Kang, Y., Yang, G., Yu, L., Zhang, P., "Preparation of superhydrophobic poly(methyl methacrylate)-silicon dioxide nanocomposite films", Applied Surface Science, Vol. 257, No. 5, (2010), 1473-1477. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.08.075
8.   Soni, G., Srivastava, S., Soni, P., Kalotra, P., Vijay, Y. K., "Optical, mechanical and structural properties of PMMA/SiO2 nanocomposite thin films", Materials Research Express, Vol. 5, No. 1, (2018), 15302. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaa0f7
9.   Eshaghi, A., "Transparent hard self-cleaning nano-hybrid coating on polymeric substrate", Progress in Organic Coatings, Vol. 128, (2019), 120-126. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.12.021
10. Abjahan, T. K., Hejazi, I., Hosseini, L., Seyfi, J., Davachi, S. M., Khonakdar, H. A., "Polyvinyl alcohol-modified Pithecellobium Clypearia Benth herbal residue fiber/polypropylene composites", Polymer Composites, Vol. 37, No. 3, (2016), 915-924. https://doi.org/10.1002/pc.23250
11. Sriram, S., Kumar, A., "Separation of oil-water via porous PMMA/SiO2 nanoparticles superhydrophobic surface", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 563, (2019), 271-279. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.12.017
12. Stoliarov, S. I., Westmoreland, P. R., Nyden, M. R., Forney, G. P., "A reactive molecular dynamics model of thermal decomposition in polymers: I. Poly(methyl methacrylate)", Polymer, Vol. 44, No. 3, (2003), 883-894. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00761-9
13. Holland, B. J., Hay, J. N., "The kinetics and mechanisms of the thermal degradation of poly(methyl methacrylate) studied by thermal analysis-Fourier transform infrared spectroscopy", Polymer, Vol. 42, No. 11, (2001), 4825-4835. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00923-X
14. Bundgaard, H., Larsen, J. D., "N-Sulfonyl imidates as a novel prodrug form for an ester function or a sulfonamide group", Journal of Medicinal Chemistry, Vol. 31, No. 11, (1988), 2066-2069. https://doi.org/10.1021/jm00119a002
15. Aghaei, R., Eshaghi, A., Aghaei, A. A., "Durable transparent super-hydrophilic hollow SiO2-SiO2 nanocomposite thin film", Materials Chemistry and Physics, Vol. 219, (2018), 347-360. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.08.039