Dynaaminen kontaktikulma kolmessa kemiallisesti erilaisessa systeemissä

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2007

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Fysikaalinen kemia

Mcode

Kem-31

Degree programme

Language

fi

Pages

vii + 78 s. + liitt. 6

Series

Abstract

Työn kirjallisuusosassa on käsitelty materiaalien kostumiseen vaikuttavia tekijöitä kattavasti. Käytiin läpi kostumisen tärkeimmät käsitteet, eli ideaalinen kontaktikulma, todellinen kontaktikulma, hystereesi, kostumisparametrit ja pintajännitys. Tarkasteltiin myös kostumista mikroskooppisella tasolla ja esiteltiin lyhyesti dynaamisen kostumisen mallit. Perehdyttiin kontaktikulman määrityksen kokeellisiin menetelmiin. Työn kokeellisessa osassa tarkasteltiin kolmen kemiallisesti erilaisen systeemin dynaamista kostumista tensiometrillä. Tutkittu nopeusalue oli laitteen ja materiaalien rajoituksien vuoksi pieni. Tutkittiin erilaisilla funktionaalisilla tioleilla päällystettyjä tavallisia kultapintoja. Tiolien kontaktikulmat vedessä olivat melko samanlaisia kuin ideaalisen tasaisilla kultapinnoilla goniometrisesti mitatut kirjallisuusarvot. Poikkeamat johtuivat todennäköisesti pintojen nopeasta kontaminoitumisesta. Mittauksien sisäinen hajonta oli usein jopa parikymmentä astetta. Tämä johtui kultalevyn epätasaisesta pinnasta. Samasta syystä hystereesi oli merkittävä. Myös happaman ja emäksisen liuoksen vaikutusta kontaktikulmiin tutkittiin, mutta vaikutus oli usein melko pientä tai ei-systemaattista. Näille mittauksille ei löytynyt vertailuarvoja kirjallisuudesta. Toinen tutkittu systeemi oli pienillä teflon-pitoisuuksilla seostettu lyijy. Lyijy on tärkeä anodimateriaali metallien valmistuksessa. Lyijyanodilla muodostuu happea, joka irtoaa helpommin hydrofobiselta pinnalta. Teflon-pitoisuuden kasvaessa vetäytyvä kontaktikulma kasvoi systemaattisesti. Eteneviin kontaktikulmiin teflon ei vaikuttanut. Substraatit myös hapetettiin väkevässä rikkihapossa, koska metallien valmistuksessa lyijyanodit ovat rikkihappoliuoksessa. Hapettunut lyijy oli hyvin hydrofiilinen, mutta teflon-pitoisuuden kasvaessa sekä etenevä että vetäytyvä kontaktikulma kasvoivat. Kolmas käsitelty systeemi oli varautuva polymeeri,polyaniliini.Polyaniliinin varaustilan vaikutusta kontaktikulmaan tutkittiin. Pelkistynyt muoto oli hydrofiilisempi kuin hapettunut muoto. Varaus purkautui vähitellen polymeeristä, joten varsinkin eteneviä kontaktikulmia oli hankala mitata. Ongelmia mittausten toistettavuudessa aiheutti myös polymeeripinta, joka turposi nesteen vaikutuksesta. Mittausnopeuden kasvaessa vetäytyvä kontaktikulma kasvoi vähän mutta johdonmukaisesti. Tensiometrillä oli nopea ja helppo mitata kontaktikulmia. Tuloksissa oli kuitenkin melko paljon hajontaa, jota voisi vähentää käyttämällä ideaalisen sileitä, homogeenisiä ja symmetrisiä substraatteja.

Description

Supervisor

Kontturi, Kyösti

Thesis advisor

Murtomäki, Lasse

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553196

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK