Формування мікротекстур полімерних поверхонь методом переносу з металевих шаблонів

Анотація

Масштабування технологій створення рельєфних поверхонь з контрольованими властивостями змочування є актуальним завданням для розвитку функціональних полімерних матеріалів. Існує необхідність вивчення закономірностей перенесення мікро- та нанотекстур з металевих шаблонів на полімерні підкладки. Метою роботи було визначення впливу методу реплікації та властивостей полімеру на точність відтворення рельєфу та формування водовідштовхувальних характеристик поверхні. Для цього було використано три методи реплікації: отримання полікарбонатної плівки з розчину, реакційне формування з використанням еластомеру полідиметилсилоксану та термоформування поліетиленових плівок. Отримані негативні копії використовували як проміжні форми (полікарбонат) для створення позитивних реплік з поліетилену та полісилоксану. Гідрофобність матеріалів оцінювали шляхом вимірювання кутів контакту в напрямках, паралельних і перпендикулярних до орієнтації текстури. Результати показали, що всі методи забезпечують відтворення періодичних структур. Однак рівень точності залежить від в’язкості середовища та температурних умов, причому найнижчий рівень точності спостерігається для полікарбонату, а найвищий – для поліетилену. Полікарбонатні негативи характеризувалися високою деталізацією мікродефектів (до 5 мкм), тоді як поліетиленові плівки демонстрували згладжування рельєфу. Силіконові позитиви найбільш повно зберігають геометрію оригінальних текстур з дефектами. Дослідження гідрофобності поверхні показало значне збільшення кутів контакту на структурованих поверхнях порівняно з гладкими, особливо при паралельній орієнтації. Максимальні кути контакту досягали 140 °C для полісилоксану і 139 °C для поліетиленових реплік структури з регулярними канавками. Практична цінність роботи полягала у визначенні оптимальних матеріалів і методів для створення полімерних поверхонь з підвищеною водовідштовхувальною здатністю. Полікарбонат підходить для використання як проміжний матеріал для точного копіювання текстури, тоді як силікон і поліетилен мають потенціал для використання як функціональні поверхні в захисних покриттях і пористих поверхнях, просочених рідиною.