Modifikation af metaloverflader ved brug af en polystyren skabelon: elektrisk potentiale kontrolleret partikel aflejring
Translated title
Modification of Metal Surfaces Using a Polystyrene Template: Electric Potential Controlled Particle Deposition
Author
Pedersen, Jeanette Rosa
Term
4. term
Education
Publication year
2008
Abstract
Vi forsøgte at strukturere overflader af kobber (Cu), aluminium (Al) og krom (Cr) med en skabelon af polystyrenpartikler for at gøre dem mere vandafvisende. Målet var at skabe en ru overflade, så vand fik en stor kontaktvinkel (dvs. at dråber ikke spreder sig). Skabelonen blev dannet med en thin liquid film deposition (TLFD) metode, der udnytter laterale kapillære kræfter til at ordne partiklerne, kombineret med et positivt elektrisk potentiale, som ifølge litteraturen kan forstærke denne effekt. Vi ønskede et tæt-pakket (CP) monolag af partikler i et hexagonalt mønster på metaloverfladerne. Prøverne blev analyseret med scanning elektronmikroskopi og målinger af kontaktvinkel. Indledende karakterisering viste store krystaller på Al, og derfor blev Al udeladt fra videre forsøg. Cr havde en porøs overflade og en kontaktvinkel på 95 ± 12°, mens Cu var plan med 84 ± 7°. Forsøg på glas pegede på en optimal PS-koncentration på 24 g/L og udtrækningshastigheder på 0,03 og 0,10 mm/s. Metaloverfladerne reagerede anderledes end glas, sandsynligvis på grund af forskelle i overfladestruktur og -spænding. Med TLFD dannedes der multilag på metallerne, så vi lagde et positivt potentiale på overfladerne. Cr ledte ikke strøm i opsætningen, så effekten kunne kun vurderes på Cu: potentialet fik partiklerne til at frastøde hinanden, og filmen blev tyndere, mest tydeligt ved 300 mV. Tæt-pakkede partikelmonolag med hexagonalt mønster blev set i nogle områder på enkelte prøver. Vi forsøgte også at fjerne partiklerne fra guldbelagte prøver. Opvarmning til 550 °C i 2 timer dannede krystaller på overfladen; partiklerne syntes at være skrumpet, men de blev ikke fjernet. Vask i toluen i 43 timer fjernede dem heller ikke, men ultralyd i toluen virkede mest effektivt.
We aimed to engineer the surfaces of copper (Cu), aluminum (Al), and chromium (Cr) using a template of polystyrene particles to make them more water-repellent. The goal was to create a rough surface so water shows a large contact angle (i.e., droplets do not spread). The template was formed with a thin liquid film deposition (TLFD) method that uses lateral capillary forces to arrange particles, combined with a positive electric potential that, according to prior reports, can strengthen this effect. We sought a close-packed (CP) particle monolayer in a hexagonal pattern on the metals. Samples were analyzed by scanning electron microscopy and by measuring contact angles. Initial characterization showed large crystals on Al, so Al was excluded from further tests. Cr had a porous surface and a contact angle of 95 ± 12°, while Cu was flat with 84 ± 7°. Trials on glass indicated an optimal PS concentration of 24 g/L and withdrawal speeds of 0.03 and 0.10 mm/s. Metal surfaces behaved differently from glass, likely due to differences in surface structure and tension. With TLFD, multilayers formed on the metals, so we applied a positive potential to the surfaces. The Cr samples did not carry current in our setup, so the effect could only be assessed on Cu: the potential repelled particles and produced a thinner film, most clearly at 300 mV. Close-packed particle monolayers with a hexagonal pattern were observed in some areas on some samples. We also attempted to remove particles from gold-coated samples. Heating to 550 °C for 2 hours formed crystals on the surface; particles appeared to shrink but were not removed. Washing in toluene for 43 hours also did not remove them, but ultrasound in toluene seemed most effective.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents