Desenvolvimento de Superfícies Superhidrofóbicas de Politetrafluoretileno

Resumo: Devido às muitas aplicações, que passam pela biotecnologia, eletrônica orgânica, indústria automotiva e de tintas, muitas pesquisas sobre a molhabilidade de superfícies têm sido desenvolvidas. A molhabilidade é, basicamente, uma propriedade que indica o quanto um líquido pode se espalhar sobre uma superfície. Do ponto de vista macroscópico a molhabilidade está ligada ao comportamento do ângulo de contato entre a linha tangente à gota de um líquido depositado sobre uma superfície e a linha horizontal que compreende a superfície. As superfícies de interesse neste trabalho são as superfícies superhidrofóbicas, cujos ângulos de contato são superiores a 150 graus. No presente trabalho são apresentados os resultados com a estruturação de superfícies de Politetrafluoretileno (PTFE) sobre FTO (óxido de estanho dopado com flúor), por meio de eletrospray e aerospray. Os ângulos de contato obtidos chegam a 174 graus para amostras produzidas por eletrospray e 150 graus em deposições com aerógrafo. Análises por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM) das amostras produzidas por eletrospray mostram que a superfície apresenta micro/nanoestruturas hierarquicamente organizadas, exibindo inclusive comportamento fractal. Estudos realizados por espectroscopia fotoelétrica de raios-X (XPS) mostraram, ainda, que a superfície superhidrofóbica produzida é inerte a alguns tipos de reagentes usados em biologia e biotecnologia. Estes resultados indicam a potencialidade de aplicação deste tipo de superfície também em trabalhos na área de sensores químicos ou culturas biológicas em solução aquosa. Além disto, o caráter levemente oleofílico da superfície possibilita um avanço no desenvolvimento de estruturas para separação de água e óleo. Análises do comportamento térmico do PTFE, por meio de ensaios de TGA e DTA, revelaram que o tratamento térmico para a obtenção da superhidrofobicidade pode ocorrer em temperaturas mais baixas que as indicadas comercialmente. O estudo da dinâmica de movimento de gotas de água sobre as superfícies superhidrofóbicas de PTFE, mostrado neste trabalho, apresenta uma abordagem experimental nunca antes vista. Tais estudos indicaram que a dissipação de energia mecânica no movimento de gotas sobre estas superfícies está essencialmente associada à viscosidade do fluido. Detalhes do tipo de movimento desenvolvido por de gotas em superfícies superhidrofóbicas também são apresentados. As perspectivas associadas aos resultados apresentados por este trabalho como um todo acrescentam avanços significativos na estruturação de superfícies superhidrofóbicas e no estudo da dinâmica de movimento de gotas, área também importante no desenvolvimento de chips para a indústria bioquímica

Construçao de imagens por padroes Hidrofóbico/Hidrofílico

Orientador: Wido Herwig SchreinerDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduaçao em Física. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografia e anexosResumo: Por conta de suas muitas aplica¸c?oes e da quantidade de conceitos f'ýsicos envolvidos, o fen?omeno da molhabilidade tem sido alvo de muitas pesquisas. Basicamente, a molhabilidade 'e um par?ametro que indica o quanto um l'ýquido pode se espalhar sobre uma superf'ýcie. Quando uma gota l'ýquida 'e depositada sobre uma superf'ýcie horizontal, a molhabilidade estar'a ligada ao comportamento do ?angulo de contato entre a linha tangente 'a superf'ýcie do l'ýquido e esta superf'ýcie horizontal. Quando este ?angulo de contato est'a acima de 90 graus, a superf'ýcie n?ao molha, e a chamamos hidrof'obica; se o ?angulo fica abaixo de 90 graus a superf'ýcie molha, caso em que 'e chamada de hidrof'ýlica. Neste trabalho 'e feito um estudo de varia¸c?oes do ?angulo de contato na intera¸c?ao da 'agua com a superf'ýcie de um vinil autoadesivo comercial. A superf'ýcie das amostras foi tratada com plasma de diferentes gases. Os resultados mostraram maior efic'acia no uso do plasma de arg?onio, em cujo tratamento obteve-se um ?angulo de contato de zero graus, caracter'ýstica chamada de superhidrof'ýlica. A estabilidade do tratamento tamb'em 'e analisada com a realiza¸c?ao de medidas de ?angulo de contato ao longo de per'ýodos subseq¨uentes ao tratamento, apresentando uma tend?encia de estabiliza¸c?ao do ?angulo de contato em 30 graus. Com o uso de uma m'ascara, em que estava vazada uma figura, o tratamento das amostras de vinil foi feito, de modo a modificar somente algumas partes de sua superf'ýcie, levando ao estabelecimento de regi?oes hidrof'obicas e hidrof'ýlicas. A condensa¸c?ao de umidade nessas regi?oes deu origem 'a figura impressa na m'ascara. A figura formada na superf'ýcie do vinil pelo crescimento das gotas, manifesta o sucesso do tratamento por plasma na varia¸c?ao da molhabilidade das amostra

Construçao de imagens por padroes Hidrofóbico/Hidrofílico

Orientador: Wido Herwig SchreinerDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduaçao em Física. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografia e anexosResumo: Por conta de suas muitas aplica¸c?oes e da quantidade de conceitos f'ýsicos envolvidos, o fen?omeno da molhabilidade tem sido alvo de muitas pesquisas. Basicamente, a molhabilidade 'e um par?ametro que indica o quanto um l'ýquido pode se espalhar sobre uma superf'ýcie. Quando uma gota l'ýquida 'e depositada sobre uma superf'ýcie horizontal, a molhabilidade estar'a ligada ao comportamento do ?angulo de contato entre a linha tangente 'a superf'ýcie do l'ýquido e esta superf'ýcie horizontal. Quando este ?angulo de contato est'a acima de 90 graus, a superf'ýcie n?ao molha, e a chamamos hidrof'obica; se o ?angulo fica abaixo de 90 graus a superf'ýcie molha, caso em que 'e chamada de hidrof'ýlica. Neste trabalho 'e feito um estudo de varia¸c?oes do ?angulo de contato na intera¸c?ao da 'agua com a superf'ýcie de um vinil autoadesivo comercial. A superf'ýcie das amostras foi tratada com plasma de diferentes gases. Os resultados mostraram maior efic'acia no uso do plasma de arg?onio, em cujo tratamento obteve-se um ?angulo de contato de zero graus, caracter'ýstica chamada de superhidrof'ýlica. A estabilidade do tratamento tamb'em 'e analisada com a realiza¸c?ao de medidas de ?angulo de contato ao longo de per'ýodos subseq¨uentes ao tratamento, apresentando uma tend?encia de estabiliza¸c?ao do ?angulo de contato em 30 graus. Com o uso de uma m'ascara, em que estava vazada uma figura, o tratamento das amostras de vinil foi feito, de modo a modificar somente algumas partes de sua superf'ýcie, levando ao estabelecimento de regi?oes hidrof'obicas e hidrof'ýlicas. A condensa¸c?ao de umidade nessas regi?oes deu origem 'a figura impressa na m'ascara. A figura formada na superf'ýcie do vinil pelo crescimento das gotas, manifesta o sucesso do tratamento por plasma na varia¸c?ao da molhabilidade das amostra

Electrosprayed superhydrophobic PTFE: a non-contaminating surface

This paper reports on the exposure of superhydrophobic polytetrafluoroethylene ( PTFE) coatings to common aqueous solutions which are used in biology, biotechnology and chemical sensor applications. Advancing contact angles as high as 173 degrees for aqueous solutions were measured on the PTFE surface. Water drop sliding angles at 2 degrees show a very low contact angle hysteresis. X-ray photoelectron spectroscopy measurements confirm that aqueous solutions can move or stay on the superhydrophobic surface without contamination. Owing to the chemical inertness of the polymer, these results indicate that superhydrophobic PTFE can be used in lab-on-a-chip and multi-sensor devices as well as in biological cultures, where aqueous solutions meet solid surfaces, without contaminating the interface

Experimental realization of TiO2 nanosponge/spin-coated P3HT heterojunction solar cells

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQProduction and characterization of multilayered polymer solar cells consisting of P3HT thin films deposited on titanium dioxide nanosponges are reported. The photovoltaic response is remarkable, considering the simplicity of the thin film production method employed here. The nanostructured TiO2 anodic films were grown in buffered aqueous phosphoric acid solutions under potentiostatic regime at room temperature and then characterized using scanning electron microscopy. The P3HT films were prepared by spin coating technique and the samples were annealed at 180 degrees C. Conversion efficiencies around 0.4% were obtained, with open circuit voltages and short circuit current densities as high as 560 mV and 2.7 mA/cm(2), respectively.106877882CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQSem informaçãoThe authors would like to thank the Brazilian agency CNPq, the Solbravo S/A for partial financial support, through grants and scholarships, and also to the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano), for the use of their SEM capabilities. They also acknowledge the anonymous referees for useful comments and suggestions