Growth Kinetics and Stability of Self-Assembled Alkylsilane Monolayers on Cellulose Nanofibril Films

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Arcot, Lokanathan
dc.contributor.author Kämäräinen, Tero
dc.date.accessioned 2015-01-03T07:54:32Z
dc.date.available 2015-01-03T07:54:32Z
dc.date.issued 2014-12-15
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14839
dc.description.abstract Paper-based microfluidic sensors are becoming very popular in applications requiring chemical analysis. This thesis deals with preliminary surface chemistry studies which form the foundation for development of cellulosic microfluidic devices. Nanocellulose was chosen as the substrate and alkylsilanes were used to modify its wetting characteristics. The growth kinetics of alkylsilane self-assembled monolayers (SAMs) prepared on cellulose nanofibril (CNF) film was studied. The stability of the silane modification was tested in ambient environment, 50 and 100 % relative humidity, in alkaline and acidic vapour, and under 254 nm and 366 nm wavelength ultraviolet (UV) light irradiation. The SAMs were also exposed to UV light in conjunction with its associated ozone (O3). Protein and polyelectrolyte adsorption onto native and silane-modified CNF films was investigated. Water contact angle measurements were used to characterize the wetting properties of the films, while atomic force microscopy was used to probe their surface morphology. The chemical composition of the surfaces was analysed with X-ray photoelectron spectroscopy. The silane-modifications proved largely stable in the above environments with the exception of UV/O3 treatment. Hydrophilic-hydrophobic patterns were created on silane-modified CNF film using masked exposure to UV/O3, which degrades the alkyl chains of silanes at the mask opening. The patterned film wetting characteristics turned out not to be applicable for fluid flow. en
dc.description.abstract Paperipohjaista mikrofluidistiikkaa höydynnetään yhä enemmän kemiallista analyysia vaativissa sovelluksissa. Tämä diplomityö käsittelee alustavaa pintakemiatutkimusta, joka luo pohjaa mikrofluidistiselle selluloosapinnalle. Työn kohdepinnaksi valittiin nanoselluloosakalvo, jonka kastuvuutta muokattiin alkyylisilaaneilla. Työssä tutkittiin nanofibrilloidulle selluloosakalvolle (engl. cellulose nanofibril, CNF) valmistetun alkyylisilaaniyksikerroksen kasvukinetiikkaa ja stabiiliutta. Stabiiliutta tutkittiin säilyttämällä silaanikäsiteltyjä CNF kalvoja laboratorio-olosuhteissa, 50 ja 100 % suhteellisessa kosteudessa, emäksisessä ja happamassa höyryssä sekä altistamalla ne 254 nm ja 366 nm aallonpituiselle ultraviolettisäteilylle (UV-säteily). Myös UV-säteilyn ja otsonin yhteisvaikutusta tutkittiin. Lopuksi alkuperäisen ja silaanikäsitellyn CNF kalvon proteiinin ja polyelektrolyytin adsorptiokykyä analysoitiin. Veden kontaktikulmamittauksilla karakterisoitiin pinnan kastuvuutta. Atomivoimamikroskoopilla tutkittiin pinnan morfologiaa ja sen kemiallista koostumusta analysoitiin röntgenfotoelektronispektroskopian avulla. CNF:n silaanikäsittely oli enimmäkseen stabiili edellä mainituissa ympäristöissä. Silaanikäsitellyn CNF kalvon kastuvuus muutettiin osittain hydrofiiliseksi altistamalla se rajoitetusti UV-säteilylle ja otsonille, mikä hajottaa silaanien hydrofobiset alkyyliketjut maskin läpinäkyviltä kohdilta. Kuvioidun silaanikäsitellyn CNF kalvon kastuvuusominaisuudet eivät sallineet sen käyttöä nestevirtauskanavana. fi
dc.format.extent 47
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Growth Kinetics and Stability of Self-Assembled Alkylsilane Monolayers on Cellulose Nanofibril Films en
dc.title Nanofibrilloidulle selluloosakalvolle valmistetun itsejärjestyvän alkyylisilaaniyksikerroksen kasvukinetiikka ja stabiilius fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword nanocellulose en
dc.subject.keyword cellulose nanofibril en
dc.subject.keyword silane en
dc.subject.keyword hydrophobic patterns en
dc.subject.keyword self-assembled monolayer en
dc.subject.keyword growth kinetics en
dc.subject.keyword stability en
dc.subject.keyword nanoselluloosa fi
dc.subject.keyword nanofibrilloitu selluloosa fi
dc.subject.keyword silaani fi
dc.subject.keyword hydrofobinen kuviointi fi
dc.subject.keyword itsejärjestyvä yksikerros fi
dc.subject.keyword kasvukinetiikka fi
dc.subject.keyword stabiilius fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201501031001
dc.programme.major Mikro- ja nanotekniikka fi
dc.programme.mcode S3010 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Lipsanen, Harri
dc.programme EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka fi
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account