C u trúc ấ NANO
Gi
c – Cành sen – Hoa
t n ọ ướ
h ngồ
t c m i
t
ố ặ
ủ
ậ
ể ở ấ ả ọ
B m t chi ph i đ c tính c a v t th ề ặ kích c . ỡ
(kích th
ỉ ề ấ ơ ề ặ ủ ủ
ả ứ ướ ủ ủ
ấ ạ
ướ ự ế ế ả
ử ủ
ng tác gi a phân t , s t ữ ự ươ ế ẫ ứ
c a ng khác nhau d n đ n s c căng b m t, s ự c ướ ự
• c m, cm), hình d ng b m t c a Ở c p đ vĩ mô ạ ộ xe h i, máy bay, tàu th y đi u ch nh khí l u và th y ư c; phân tán l u làm gi m s c c n c a không khí hay n ư ướ ả sóng radar gia tăng hi u qu "tàng hình". ả ệ • Ở c p đ trung mô (kích th c mm, micromét), mô d ng ộ ng đ n s ph n chi u ánh sáng, âm c a b m t nh h ưở ề ặ ả ủ thanh, truy n nhi t, ma xát, mài mòn (wear), ăn mòn ệ ề (corrosion). • Ở c p đ vi mô nanomét ộ ấ hai môi tr ườ ề ặ th m t, s bám dính (adhesion), tính ghét n ướ ấ (hydrophobicity) và thích n c (hydrophilicity). ướ
t n
ọ
ướ
ặ
c trên b m t ghét n t n ọ ướ
c ề c trên b m t thích ề ặ
Hình 1: (a) Gi ướ (hydrophobic) và (b) gi c (hydrophilic). n
ướ
ỏ ơ
ế
c, l n h n 90° là b m t ghét n
Khi góc ti p xúc nh h n 90°, ta có b m t thích n ề ặ
ề ặ ướ c
ướ
ớ
ơ
ề ặ ở
ự
ớ
ơ
Khi góc ti p xúc l n h n 150°, b m t tr nên "c c ghét" n
ế c(superhydrophobic) ướ
γSV = γLV cos
+ γSL
Ө
c trên b m t l
i lõm: (a) d ng
ề ặ ồ
ạ
t n Hình 3: Gi ọ ướ Wenzel và (b) d ng Cassie. ạ
Công k t dính ế
• Tính công k t dính gi a dietyl eter và
ữ
c. Bi
ế t r ng : n ế ằ ướ g eter = 17,1 . 10-3 N.m-1 g H2O= 72,75 . 10-3 N.m-1 eter-H2O = 10,70 . 10-3 N.m-1
g
Công th c Wenzel ứ
• cos
' = R cos
(1)
Ө
Ө
i lõm
i lõm" và "di n
ề ặ ồ
ệ
R là đ l ộ ồ R : t s gi a "di n tích b m t l ệ ỷ ố ữ tích b m t ph ng" ề ặ
ẳ
R ≥ 1
ề ặ
ư
ớ
ấ
Khi R vô cùng l n (nh các b m t có c u trúc nano), nó tr nên vô nghĩa vì -1 ≤ cos
ở ' ≤ 1
Ө
c :
ướ (2)
cos
• Cho b m t l ' = fӨ
s . cos
c :
ề ặ ồ
ướ (3)
cos
• Cho b m t l ' = fӨ
Công th c Kossen ứ i lõm thích n ề ặ ồ + fӨ a i lõm ghét n - fӨ a
s . cos
fa + fs = 1
c (ch t l ng) trên m t ph ng
Ө là góc ti p xúc c a n ế
ủ
ướ
ấ ỏ
ặ
ẳ
c (ch t l ng) trên m t l
i lõm
.
'Ө là góc ti p xúc c a n ế
ủ
ướ
ấ ỏ
ặ ồ
ấ ỗ
ỷ
ấ ắ
ỷ
fs là t su t ch t r n ấ
fa là t su t r ng (không khí),
c:
ề ặ
ướ
Thí d cho b m t thích n ụ = 60°, f
ứ
Ө
a = 0,5 , công th c (2) cho
'= 41°
Ө
ề ặ
ụ = 120°, f
Thí d cho b m t ghét n Ө
ướ ứ
c: a = 0,5 , công th c (3)
cho ' = 139°
Ө
Công th c Cassie ứ
• N u b m t là m t composite có 2 ộ
ế
thành ph n 1 và 2, ta có: cos
(4)
ề ặ ầ ' = fӨ
1 cos Ө1 + f2 cos Ө2
su t c a thành ph n 1 và 2 trong composite ấ ủ ầ
f1 + f2 = 1 f1 và f2 là t ỷ
ỉ
Ө Ө 2 là góc ti p xúc khi b m t ch là thành ph n Ө ' là góc ti p xúc trên b m t composite. ề ặ 1 là góc ti p xúc khi b m t ch là thành ph n 1. ầ ề ặ ầ 2 ề ặ ế ế ế ỉ
Khi f2 là không khí, Ө2 = 180°, cos 180° = -1
Công th c (4) tr thành:
ứ
ở
cos
(5)
' = fӨ 1 cos Ө1 - f2
lotus effect
, (Ngu n: ồ http://www.stocorp.com)
Hi u ng lá sen ệ ứ
: Kh i u l n trên m t lá
ấ ứ ậ ủ ặ
ớ ớ ặ
ố ố ệ ố ỏ ố ặ ấ
C u trúc hai th b c c a lá sen (hình trái), và hình phóng đ i c a kh i u l n (hình m t) cho ạ ủ th y các kh i u nh nanomét xu t hi n liti trên m t kh i u ấ l nớ
ố ủ ế
Ө = 104°, ấ ớ Ө = 150° và ớ và kh i u nanomét, ố ề ặ ơ ề ặ ớ ề ặ ớ ớ ố ố Ө = 160 –
C u trúc micro/nano c a kh i u làm gia tăng góc ti p ấ xúc: (a) b m t tr n v i ch t sáp, (b) b m t v i kh i u l n, (c) b m t v i kh i u l n 180°
làm s ch" trên lá sen: gi
c
ơ
t n ọ ướ
C ch "t ạ ế ự tròn cu n trôi b i ố
ụ (Ngu n: ồ http://lotus-shower.isunet.edu ).
Con mu i n
c ỗ ướ
Θ =168°
Θ = 105°
ươ
ỏ
S ng mai trên c
Gi
ọ
ồ t m a trên cánh hoa h ng
ư
ọ
ữ
ồ
ỉ
•Nh ng "ng n đ i” micromét trên cánh hoa h ng (hình trái) và các khe nano trên đ nh ồ đ iồ
"hi u ng cánh hoa" (petal
ệ ứ
c
ế ừ
ơ
ướ
c
effect) và c ch v a ghét n v a thích n ừ
ướ
• S khác bi c trên cánh hoa h ng và lá ệ t gi a gi ữ t n ọ ướ ồ
ự sen
