ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы исследования состава и строения привитых слоев из "Химия привитых поверхностных соединений" Лиофильность и лиофобность характеризуют способность молекул, находящихся на поверхности, к межмолекулярному взаимодействию с жидкостью. Сильное взаимодействие с жидкостью соответствует лиофильной поверхности слабое взаимодействие — лиофобной поверхности. В случае взаимодействия с водой (наиболее практически важном) говорят о гидрофильности и гидрофобности поверхности. Количественной мерой гидрофильности и гидрофобности может служить энергия взаимодействия воды с поверхностью твердого тела, которую в ряде случаев можно определить по теплоте адсорбции, смачивания и другими способами. Гидрофиль-ность и гид -фо С ность поверхности можно также оценить по величине угла смачивания воды (в). Для предельно гидрофильных поверхностей вода растекается по поверхности в 0°). При полном отсутствии межмолекулярных взаимодействий воды с поверхностью угол смачивания воды составлял бы 156° [51]. Однако, поскольку интенсивность межмолекулярных дисперсионных взаимодействий на границе раздела фаз никогда не равна нулю, экспериментальные значения угла смачивания несколько ниже. Так, максимальный наблюдаемый угол смачивания воды на гладких поверхностях составляет в 120 4- 125°. Для шероховатых поверхностей возможны и более высокие значения угла (вплоть до 180°). Смачивание шероховатых поверхностей определяется, главным образом, не химией, а топографией поверхности. [c.262] Гидрофобные монослои. В качестве строительного материала для конструирования предельно гидрофобной (лиофобной) поверхности в распоряжении исследователя имеется достаточно ограниченный набор функциональных групп. В табл. 5.22 приведены значения критического поверхностного натяжения для поверхностей, содержащих различные функциональные группы. [c.262] Расчет показывает, что, например, для получения поверхности с углом смачивания 173 ° только 1 % поверхности должен контактировать с жидкостью (остальные 99% контакта приходятся на воздух) (табл. 5.24). [c.266] Для получения столь высокопористых поверхностей используют методы полимеризации [353,354,358], травления и абляции полимерных пленок в плазме [356,359], ионного травления [360], гидрофобизации силанами пористого оксида алюминия [355], шероховатого стекла [361], литографически травленного кристалла кремния [357] и др. Капля жидкости, помещенная на такие поверхности, чрезвычайно неустойчива и скатывается при малейшем внешнем воздействии. В работе [352] было предложено называть такие поверхности ультралиофобными. [c.266] Гидрофильные поверхности. Гидрофильные поверхности должны хорошо смачиваться водой, т.е. содержат полярные функциональные группы, интенсивно взаимодействующие с водой, например ОН, О, ЗОзН, СООН и др. Монослои с гидроксильными концевыми группами представляют особый интерес в связи с их применением для бионезагрязняемых поверхностей и адсорбентов для разделения биополимеров. Поскольку гидроксильные группы не совместимы с якорными кремнийорганическими группами, получение таких монослоев необходимо проводить в несколько этапов, используя методы сборки на поверхности. Наиболее распространенные методы включают окисление двойных связей, восстановление эфиров, гидролиз эпокси-циклов и др. [54,102,193,362-364] (рис. 5.66). [c.266] Рассматривая поверхность как смесь гидроксильных (01 = О °) и метиленовых (02 = = 100°) групп, по уравнению Израелашвили-Ги (см. разд. 5.7) получим, что угол смачивания воды 10 ° соответствует наличию на поверхности 98 % гидроксильных и 2 % метиленовых групп, тогда как угол смачивания 50 ° дает 60 % гидроксильных и 40 % метиленовых групп соответственно. [c.267] Вернуться к основной статье