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Tuning the Superhydrophobic Properties of Hierarchical Nano-microstructural Silica Biomorph Arrays Grown at Triphasic Interfaces.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-03-12 , DOI: 10.1038/s41598-020-61530-0 Xu-Fu Xiang 1 , Peng-Jie Li 1 , Bi-Feng Liu 1
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-03-12 , DOI: 10.1038/s41598-020-61530-0 Xu-Fu Xiang 1 , Peng-Jie Li 1 , Bi-Feng Liu 1
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The three-dimensional hierarchical morphology of surfaces greatly affects the wettability, absorption and microfabrication properties of their hybrid materials, however few scalable methods exist that controls simultaneously complex geometric shape and spatial scattered location and their physical properties tuned. Consequently, this report describes a synthetic strategy that enables the position of well-ordered biomorph nano-microstructures on hydrophobic surfaces to be precisely controlled. The hierarchical architecture can be accurately positioned on polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces in an unprecedented level by leveraging a solid/liquid/gas triphase dynamic reaction diffusion system strategy. The effect of salt concentrations, pH, CO2 levels, temperature and substrate patterning on this self-assembly process has been investigated, enabling protocols to be devised that enables the hydrophobic properties of the hierarchically assembled multiscale microstructures to be tuned as required. This combined top-down/bottom-up approach can be used to produce composites with outstanding hydrophobicity properties, affording superhydrophobic materials that are capable of retaining water droplets on their surfaces, even when the material is inverted by 180°, with a wide range of potential applications in oil/water separation technology and for selective cell recognition in biological systems.
中文翻译：
调整在三相界面生长的分层纳米微结构二氧化硅生物形态阵列的超疏水特性。
表面的三维分层形态极大地影响了其杂化材料的润湿性，吸收性和微加工特性，但是很少有可扩展的方法可以同时控制复杂的几何形状和空间分散位置以及对其物理特性进行调整。因此，本报告介绍了一种合成策略，该策略能够精确控制疏水表面上有序的生物形态纳米微结构的位置。通过利用固/液/气三相动态反应扩散系统策略，可以将分层体系结构精确地定位在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面上，达到前所未有的水平。已经研究了盐浓度，pH，CO2水平，温度和底物构图对此自组装过程的影响，可以设计使能协议，使协议能够按需调整分层组装的多尺度微结构的疏水性。这种自上而下/自下而上的组合方法可用于生产具有出色疏水性的复合材料，从而提供超疏水材料，即使将材料倒置180°，也能将水滴保留在其表面上，并且具有广泛的在油/水分离技术中的潜在应用以及在生物系统中的选择性细胞识别。
更新日期：2020-03-12
中文翻译：
调整在三相界面生长的分层纳米微结构二氧化硅生物形态阵列的超疏水特性。
表面的三维分层形态极大地影响了其杂化材料的润湿性，吸收性和微加工特性，但是很少有可扩展的方法可以同时控制复杂的几何形状和空间分散位置以及对其物理特性进行调整。因此，本报告介绍了一种合成策略，该策略能够精确控制疏水表面上有序的生物形态纳米微结构的位置。通过利用固/液/气三相动态反应扩散系统策略，可以将分层体系结构精确地定位在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面上，达到前所未有的水平。已经研究了盐浓度，pH，CO2水平，温度和底物构图对此自组装过程的影响，可以设计使能协议，使协议能够按需调整分层组装的多尺度微结构的疏水性。这种自上而下/自下而上的组合方法可用于生产具有出色疏水性的复合材料，从而提供超疏水材料，即使将材料倒置180°，也能将水滴保留在其表面上，并且具有广泛的在油/水分离技术中的潜在应用以及在生物系统中的选择性细胞识别。
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