Name: the evolution of silica nanoparticle-polyester coatings on surfaces exposed to sunlight
Uploaded: 2016-10-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight at JoVE.com

Funding from the Australian Research Council Industrial Transformation Research Hubs Scheme (Project Number IH130100017) is gratefully acknowledged. Authors gratefully acknowledge the RMIT Microscopy and Microanalysis Facility (RMMF) for providing access to the characterisation instruments. This research was also undertaken on the Infrared Microscopectroscopy beamline at the Australian Synchrotron, Victoria, Australia.

<html> 1. דוגמאות פלדה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג דגימות פלדה בעובי 1 מ&quot;מ מן הספק מסחרי. הערה: דוגמאות היו מצופות או פוליאסטר או פוליאסטר מצופה חלקיקי סיליקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף דגימות לאור השמש ב Rockhampton, קווינסלנד, אוסטרליה: לאסוף דגימות לאחר בהפרשים של שנה חמש שנים על פני תקופה של 5 שנים בסך הכל. חותכים לוחות מדגם לתוך דיסקים עגול בקוטר 1 ס&quot;מ באמצעות אגרופן חור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני משטח אפיון, לשטוף דגימות עם מים מזוקקים פעמיים, ולאחר מכן לייבש באמצעות גז חנקן (99.99%). שמור את כל הדגימות במיכלים אוויר חזק כדי למנוע מזהמים באוויר adsorbing אל פני השטח (איור 1). </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig1.jpg" /> איור 1. הכנת דיסקיות מתכת עם ציפוי פוליאסטר מבוסס. דוגמאות היו מאוחסנות במיכלים עד לרגע שימוש.om / קבצים / ftp_upload / 54,309 / 54309fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 2. אפיון כימי physicochemical של משטחים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח כימיה של פני השטח באמצעות ספקטרוסקופיית photoelectron רנטגן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע ספקטרומטריית photoelectron רנטגן (XPS) באמצעות מקור רנטגן מונוכרומטי (אל Kα, hν = 1486.6 eV) הפועלת ב 150 W. הערה: גודל נקודה של קרן הרנטגן מנוצל הוא 400 מיקרומטר קוטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות טענו על צלחת המדגם. מניח את הצלחת מדגם לתוך תא ואקום של XPS ואז לשאוב את התא. חכו ואקום בתא להגיע ~ 1 × 10 -9 mbar. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ב תוכנת ספקטרוסקופיה photoelectron, לחץ על האפשרות של &quot;המבול Gun&quot; להציף את הדגימות עם אלקטרונים באנרגיה נמוכה כדי לנטרל טעינת שטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחצו על &quot;הוספה&quot;&gt; &quot;פוינט&quot;&gt; &quot;פוינט&quot; להכניס poin ניתוחt. הערה: זה יהיה מיקום שבו ניתוח מבוצע. הפעל את פונקציית גובה אוטומטי כדי להשיג את הגובה הכי טוב עבור הרכישה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;הוספה&quot;&gt; &quot;ספקטרום&quot;&gt; &quot;ספקטרום רב&quot; כדי להוסיף סריקות לנקודה זו. הערה: פעולה זו תפתח חלון עם טבלה מחזורית; לבחור אלמנט על ידי לחיצה על זה כדי להדגיש את זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הגדרת הניסויים, לחץ על &quot;Play&quot; הפקודה כדי להמשיך הסריקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ &quot;שיא Fit&quot; פקודה ולאחר מכן קש על &quot;הוסף שיא&quot; ואת &quot;Fit כל הרמה&quot; פקודות כדי לפתור את המינים השונים הכימי בספקטרום ברזולוציה הגבוהה. הערה: שלב זה ירכוש את אלגוריתם שירלי להסיר את הרקע ואת גאוס-הלורנצי הולם deconvolute הספקטרום 19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את כל ברזולוציה גבוהה וסקר ספקטרה. לחץ &quot;Shift Charge&quot; אפשרות לתקן ספקטרום באמצעות hydrocaרכיב rbon של שיא 1s C (מחייב אנרגיה 285.0 eV) כהפניה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תיקון הטעינה, לחץ על &quot;ייצוא&quot; האפשרות ליצור את טבלת הנתונים של ריכוז אטומי היחסי של אלמנטים על בסיס של אזור השיא. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימיה של פני שטח הערה: לנתח כימיה של פני השטח באמצעות מיקרו-ספקטרוסקופיה אינפרא אדום השתקפות הכולל מוחלשים (ATR-IR) על אינפרא אדום (IR) ספקטרוסקופיה beamline בבית Synchrotron האוסטרלי כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות טענו על הבמה של מיקרוסקופ. פתח &quot;מדידת Assisted וידאו התחל&quot; או &quot;התחל מדידה ללא 3D&quot; אפשרות. הפעל &quot;VIS&quot; במצב אונ. השתמש המטרה להתמקד שטח מדגם. לחץ &quot;Snapshot / סקירה&quot; לקחת תמונות רצויות. הערה: 0.5 מ&quot;מ צלחת CAF 2 עבה יכולה לשמש כרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את מטרת ATR המדגם. בזהירות להזיז את הבמה כדי למקם גר רב-השתקפות 45 °קריסטל manium (מקדם השבירה של 4) 1-2 מ&quot;מ מעל משטחים. לחץ לחיצה ימנית על חלון וידאו בשידור חי. &quot;מדידה התחל&quot; לעיתונות&gt; &quot;פרמטרי מידות שינוי&quot;. בחר באפשרות &quot;לעולם אל תשתמש קיים BG עבור כל הפריטים&quot;. הערה: זה יבחר שלא לקחת ספקטרה רקע לכל נקודת מדידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשרטט מפה על מסך וידאו כדי לבחור את האזור של עניין. לחץ ריבוע צמצם אדום ולבחור &quot;צמצם&quot;&gt; &quot;צמצם שינוי&quot;. שינוי הגדרות &quot;סכין אדג צמצם&quot; בפועל X = 20 מיקרומטר ו Y = 20 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ לחיצה ימנית על כיכר צמצם בגודל החדש וללכת &quot;צמצם&quot;&gt; &quot;כוון את כל הפתחים כדי פתחים שנבחרו&quot;. &quot;מדידה&quot; לחץ על סמל כדי להתחיל את הסריקות. שמור את הנתונים. הערה: מקדם השבירה של גה קריסטל הוא 4, אז צמצם של 20 מיקרומטר × 20 מיקרומטר יגדיר את גודל נקודה של 5 מיקרומטר × 5 מיקרומטר. תיצעד ים יאפשר הגדרת מיפוי FTIR עם צמצם של 20 על ידי 20 מיקרומטר, אשר תואמים את מיקרומטר 5 על 5 מיקרומטר במקום דרך הגביש במגוון wavenumber המרבי של 4,000-850 ס&quot;מ - 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קובץ אב להרחיב באמצעות תוכנת ספקטרוסקופיה. בחר את השיא של ריבית על ספקטרום IR. לחץ לחיצה ימנית על השיא של עניין. בחר &quot;אינטגרציה&quot;&gt; &quot;אינטגרציה&quot;. זה יאפשר יצירת מפות צבע שווא 2D </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידות יכולת רטיבות משטח הערה: בצע מדידת יכולת רטיבות באמצעות goniometer זווית מגע מצויד nanodispenser 19. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המדגם על הבמה. התאם את המיקום של הרכבת microsyringe כך התחתון של מחט מופיע על הרביעית של דרך למטה במסך חלון וידאו החי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרם את המדגם באמצעות Z- ציר עד מרחק בין המדגם לבין השטח הוא כ -5 מ&quot;מ. הזז את המזרק עד טיפת double מים מזוקקים נוגע פני השטח. הזז את המזרק עד למיקומו המקורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הפקודה &quot;הפעל&quot; כדי להקליט את אגל המים המשפיע על פני השטח לתקופה של 20 שניות באמצעות מצלמת CCD מונוכרום אשר משולבת עם חומרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הפקודה &quot;עצור&quot; כדי לרכוש את סדרת תמונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ &quot;לתקשר זווית&quot; פקודה כדי למדוד זוויות מגע מתמונות רכש. חזור על מדידות זווית מגע בשלושה מוקדים אקראיים עבור כל דגימה. </li></ol></li></ol> ויזואליזציה 3. של הטופוגרפיה משטח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת פרופיל אופטית. הערה: המכשיר מופעל תחת מצב interferometry הסריקה האנכי אור הלבן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות מקום על הבמה של המיקרוסקופ. הערה: ודא שיש פער מספיק (למשל&gt; 15 מ&quot;מ) בין עדשה אובייקטיבית הבמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגש על משטח באמצעות5 × מטרות על ידי שליטת ציר z עד השולים המופיעים על המסך. פקודה לחץ &quot;אוטומטית&quot; כדי לייעל את העוצמת. לחץ &quot;מדידה&quot; פקודה כדי ליזום את הסריקה. שמור את הקבצים מאסטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 3.1.2 עבור 20 × 50 × מטרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני חספוס סטטיסטי מנתח, לחצו על &quot;הסר הטיה&quot; האפשרות להסיר את גליות המשטח. אפשרות לחץ &quot;קונטור&quot; כדי לנתח את הפרמטרים חספוס. לחץ על אפשרות &quot;3Di&quot; כדי ליצור תמונות תלת ממדיות של קבצי פרופיל אופטיים באמצעות תוכנה תואמת 20. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקרוסקופ כוח אטומי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות מקום על דיסקי פלדה. הכנס את דיסקי הפלדה לתוך מחזק מגנטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע סריקות AFM ב קשה במצב 21. זרחן עומס מבחינה מכנית מסוממים בדיקות סיליקון עם קבוע קפיץ של 0.9 N / m, עקמומיות טיפ עם רדיוס של 8 ננומטר תדר תהודה של ~ 20 kHz הדמיה השטח. </li> &lt;li&gt; ידני להתאים את השתקפות הליזר על השלוחה. בחר &quot;כוונון האוטומטי&quot; פקודה ולאחר מכן קש &quot;Tune&quot; פקודה כדי לכוון את שלוחת AFM להגיע לתדר התהודה האופטימלי דיווח על ידי היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס על פני השטח. הזז את הטיפים קרובים שטח מדגם. הקישו על Engage הפקודה לעסוק טיפים AFM על משטחים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלד &quot;1 הרץ&quot; לתוך תיבת מהירות סריקה. בחר בתחומי הסריקה. לחצו על &quot;הפעלה&quot; הפקודה לבצע סריקה. חזור על הסריקה לפחות במשך עשרה אזורים של כל אחד מחמש דגימות של כל תנאי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את אפשרות הפילוס כדי לעבד את הנתונים הטופוגרפיים שהתקבלו. שמור את הקבצים מאסטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תוכנת AFM התואמת. טען את הקובץ הראשי AFM. לחץ &quot;פלוס&quot; הפקודה להסיר את ההטיה של משטחים. לחץ &quot;להחליק&quot; פקודה כדי להסיר את הרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ &quot;ניתוח פרמטרים סטטיסטיים&quot; על מנת ליצור את החספוס סטטיסטי 21. </li></ol></li&gt; </ol> 4. ניתוח סטטיסטי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בטא את התוצאות במונחים של ערך ממוצע וסטיית התקן שלה. לבצע עיבוד נתונים סטטיסטי באמצעות סטודנטים לזווג זנב שתי בדיקות ה- טי להעריך את העקביות של התוצאות. P גדר -Value ב &lt;0.05 רמת מציין של מובהקות סטטיסטיות. </li></ol>

<ol>
	<li>Fathima Sabirneeza, A. A., Geethanjali, R., Subhashini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymeric+corrosion+inhibitors+for+iron+and+its+alloys:+A+review.">Polymeric corrosion inhibitors for iron and its alloys: A review.</a> Chem. Eng. Commun. 202 (2), 232-244 (2015).</li><li>Gupta, R. K., Birbilis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+nanocrystalline+structure+and+processing+route+on+corrosion+of+stainless+steel:+A+review.">The influence of nanocrystalline structure and processing route on corrosion of stainless steel: A review.</a> Corros. Sci. 92, 1-15 (2015).</li><li>Lee, H. S., Ismail, M. A., Choe, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arc+thermal+metal+spray+for+the+protection+of+steel+structures:+An+overview.">Arc thermal metal spray for the protection of steel structures: An overview.</a> Corros. Rev. 33 (1-2), 31-61 (2015).</li><li>Moore, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corrosion challenges - urban water industry. , (2010).</li><li>Hays, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> World Corrosion Organization. , (2013).</li><li>Koch, G. H., Brongers, M. P. H., Thompson, N. G., Virmani, P. Y., Payer, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+cost+and+preventive+strategies+in+the+United+States.">Corrosion cost and preventive strategies in the United States.</a> CC Technologies Laboratories, Incorporated; NACE International; Federal Highway Administration, NACE International. , (2002).</li><li>Pojtanabuntoeng, T., Singer, M., Nesic, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corrosion 2011. , (2011).</li><li>Jas&#776;niok, T., Jas&#776;niok, M., Tracz, T., Hager, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 7th Scientific-Technical Conference on Material Problems in Civil Engineering, MATBUD 2015. , 316-323 (2015).</li><li>Cambier, S. M., Posner, R., Frankel, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coating+and+interface+degradation+of+coated+steel,+Part+1:+Field+exposure.">Coating and interface degradation of coated steel, Part 1: Field exposure.</a> Electrochim. Acta. 133, 30-39 (2014).</li><li>Barletta, M., Gisario, A., Puopolo, M., Vesco, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scratch,+wear+and+corrosion+resistant+organic+inorganic+hybrid+materials+for+metals+protection+and+barrier.">Scratch, wear and corrosion resistant organic inorganic hybrid materials for metals protection and barrier.</a> Mater. Des. 69, 130-140 (2015).</li><li>Fu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+theoretical+study+on+the+inhibition+performances+of+quinoxaline+and+its+derivatives+for+the+corrosion+of+mild+steel+in+hydrochloric+acid.">Experimental and theoretical study on the inhibition performances of quinoxaline and its derivatives for the corrosion of mild steel in hydrochloric acid.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 51 (18), 6377-6386 (2012).</li><li>Hattori, M., Nishikata, A., Tsuru, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EIS+study+on+degradation+of+polymer-coated+steel+under+ultraviolet+radiation.">EIS study on degradation of polymer-coated steel under ultraviolet radiation.</a> Corros. Sci. 52 (6), 2080-2087 (2010).</li><li>Yang, X. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weathering+degradation+of+a+polyurethane+coating.">Weathering degradation of a polyurethane coating.</a> Polym. Degrad. Stab. 74 (2), 341-351 (2001).</li><li>Armstrong, R. D., Jenkins, A. T. A., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+into+the+uv+breakdown+of+thermoset+polyester+coatings+using+impedance+spectroscopy.">An investigation into the uv breakdown of thermoset polyester coatings using impedance spectroscopy.</a> Corros. Sci. 37 (10), 1615-1625 (1995).</li><li>Zhou, W., Liu, M., Chen, N., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+properties+of+sol-gel+silica+coatings+on+phosphated+carbon+steel+in+sodium+chloride+solution.">Corrosion properties of sol-gel silica coatings on phosphated carbon steel in sodium chloride solution.</a> J. Sol. Gel. Sci. Technol. 76 (2), 358-371 (2015).</li><li>Hollamby, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+polyester+coating+incorporating+functionalized+mesoporous+carriers+for+the+holistic+protection+of+steel+surfaces.">Hybrid polyester coating incorporating functionalized mesoporous carriers for the holistic protection of steel surfaces.</a> Adv. Mater. 23 (11), 1361-1365 (2011).</li><li>Borisova, D., M&#246;hwald, H., Shchukin, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+silica+nanoparticles+for+active+corrosion+protection.">Mesoporous silica nanoparticles for active corrosion protection.</a> ACS Nano. 5 (3), 1939-1946 (2011).</li><li>Wang, M., Liu, M., Fu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+intelligent+anticorrosion+coating+based+on+pH-responsive+smart+nanocontainers+fabricated+via+a+facile+method+for+protection+of+carbon+steel.">An intelligent anticorrosion coating based on pH-responsive smart nanocontainers fabricated via a facile method for protection of carbon steel.</a> J. Mater. Chem. A. 3 (12), 6423-6431 (2015).</li><li>Truong, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+nano-scale+surface+roughness+on+bacterial+adhesion+to+ultrafine-grained+titanium.">The influence of nano-scale surface roughness on bacterial adhesion to ultrafine-grained titanium.</a> Biomaterials. 31 (13), 3674-3683 (2010).</li><li>Ne&#269;as, D., Klapetek, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gwyddion:+An+open-source+software+for+SPM+data+analysis.">Gwyddion: An open-source software for SPM data analysis.</a> Cent. Eur. J. Phys. 10 (1), 181-188 (2012).</li><li>Crawford, R. J., Webb, H. K., Truong, V. K., Hasan, J., Ivanova, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+topographical+factors+influencing+bacterial+attachment.">Surface topographical factors influencing bacterial attachment.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 179-182, 142-149 (2012).</li><li>Allen, N. S., Edge, M., Mohammadian, M., Jones, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+aspects+of+the+environmental+degradation+of+poly(ethylene+terephthalate).">Physicochemical aspects of the environmental degradation of poly(ethylene terephthalate).</a> Polym. Degrad. Stab. 43 (2), 229-237 (1994).</li><li>Newman, C. R., Forciniti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+ultraviolet+photodegradation+of+rigid+polyurethane+foams.">Modeling the ultraviolet photodegradation of rigid polyurethane foams.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 40 (15), 3346-3352 (2001).</li><li>Ivanova, E. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrio+fischeri+and+Escherichia+coli+adhesion+tendencies+towards+photolithographically+modified+nanosmooth+poly+(tert-butyl+methacrylate)+polymer+surfaces.">Vibrio fischeri and Escherichia coli adhesion tendencies towards photolithographically modified nanosmooth poly (tert-butyl methacrylate) polymer surfaces.</a> Nanotechnol. Sci. Appl. 1, 33-44 (2008).</li><li>Biggs, S., Lukey, C. A., Spinks, G. M., Yau, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+atomic+force+microscopy+study+of+weathering+of+polyester/melamine+paint+surfaces.">An atomic force microscopy study of weathering of polyester/melamine paint surfaces.</a> Prog. Org. Coat. 42 (1-2), 49-58 (2001).</li><li>Signor, A. W., VanLandingham, M. R., Chin, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+ultraviolet+radiation+exposure+on+vinyl+ester+resins:+Characterization+of+chemical,+physical+and+mechanical+damage.">Effects of ultraviolet radiation exposure on vinyl ester resins: Characterization of chemical, physical and mechanical damage.</a> Polym. Degrad. Stab. 79 (2), 359-368 (2003).</li><li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion-resistance,+robust+and+wear-durable+highly+amphiphobic+polymer+based+composite+coating+via+a+simple+spraying+approach.">Corrosion-resistance, robust and wear-durable highly amphiphobic polymer based composite coating via a simple spraying approach.</a> Prog. Org. Coat. 82, 74-80 (2015).</li><li>Liszka, B. M., Lenferink, A. T. M., Witkamp, G. J., Otto, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+micro-spectroscopy+for+quantitative+thickness+measurement+of+nanometer+thin+polymer+films.">Raman micro-spectroscopy for quantitative thickness measurement of nanometer thin polymer films.</a> J. Raman Spectrosc. 46 (12), 1230-1234 (2015).</li><li>Alghunaim, A., Kirdponpattara, S., Newby, B. M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+determining+contact+angle+and+wettability+of+powders.">Techniques for determining contact angle and wettability of powders.</a> Powder Technol. 287, 201-215 (2016).</li><li>Trevi&#241;o, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erosive+wear+of+plasma+electrolytic+oxidation+layers+on+aluminium+alloy+6061.">Erosive wear of plasma electrolytic oxidation layers on aluminium alloy 6061.</a> Wear. 301 (1-2), 434-441 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

ציפוי פוליאסטר היה בשימוש נרחב כדי להגן לקרקע פלדה מן קורוזיה זה יתרחש על פני השטח ללא ציפוי בשל הצטברות של לחות ומזהמים. היישום של ציפוי פוליאסטר יכול להגן על הפלדה מפני קורוזיה; אולם היעילות לטווח ארוך של ציפויים אלו נפגעת אם הם נחשפים לרמות גבוהות של אור אולטרה סגול בתנאים לח, כפי שקורה באקלים טרופי. חלקיקי סיליקה יכול להיות מיושם על פני השטח של פוליאסטר לשפר את חוסנו של ציפויים אלו בתוך סביבות אלה, אולם ההשפעה של גורמים סביבתיים על חומרי ציפוי סיליקה המכיל אלה היה, עד כה, לא ידוע, במיוחד בכל הקשור לשינויים מיקרו שלהם - והטופוגרפיה פני השטח ננו. במקרים רבים, יכולת רטיבות משטח תשתית יכולה לספק אינדיקציה באשר לשאלה האם כל שפלת שטח שקרתה. מדידות זווית מגע, לעומת זאת,לא מספק שום פרט לגבי השינויים המבניים הפיסיקליים וכימיים שעשויות שחלו על משטח (איור 2). XPS ו ATR-FTIR הם טכניקות המאפשרות שינויים בתוכן פחמן קרבוניל (C = O) ההפצה פונקציונלית שייקבעו. התוצאות שהתקבלו במחקר זה מראים כי חשיפה לאור השמש גורמת לזילות של ציפוי פוליאסטר. מנגנון מוצע על ירידה באיכות ניתנת באיור 9 22,23. קבוצות אסתר יכול להיות מושפל באופן קיצוני דרך חשיפה לאור אולטרה סגול כדי ליצור -COO הרדיקלי ·, -H 2 C ·, -O ·, -CO ·. במהלך התהליך השפל, CO ו- CO 2 מיוצרים. <img alt="איור 9" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig9.jpg" /> איור 9. הצעת שפלת אור-catalyzed האולטרה הסגולה של פוליאסטר. תחת חשיפה לאור השמש, הקבוצות אסתר נוכחי על פוליאסטרנוצר מינים רדיקליים כדי ליצור אלכוהול יציב, אלדהיד, קבוצות חומצה קרבוקסילית עם החיסול של פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> בנוסף לזילות הכימית של הציפוי, שינויי טופוגרפית המשטח של הציפויים נצפו, אלא רק על הננומטרי. במחקרים קודמים, הקרנת אור אולטרה הסגול נמסרה גם שינתה את טופוגרפית ננו המשטח משמעותי של משטחים פולימריים 24-26. כאן, נמצא כי הטופולוגיה השטח שונה דרך ההיווצרות של מבנים ננומטריים כדוריים (איורים 6 ו -7). XPS יכול לספק תובנה לשינויים בכימיה משטח ברמה של חלקיק למיליון. בשל הרגישות הגבוהה של הטכניקה, זיהום מדגםניתן לאתר בקלות וזה עשוי להוביל לתוצאות מוטות. הצעד החשוב ביותר בהכנת הדגימות לבדיקת XPS הוא להבטיח כי הדגימות לא outgas או שהן מכילות חלקיקים שעשויות לפגוע במערכת הוואקום של המכשיר. כדי למנוע זאת התרחשות, דגימות צריכות לנקות באמצעות גז חנקן degassed לפני כל מדידה. טכניקה זו רק מספקת את הכימיה הכוללת של משטח פני כמה מאה מיקרומטרים, ורק חושפת את הכימיה של פני השטח עד לעומק של ~ 10 ננומטר. הספקטרום ברזולוציה גבוהה וכתוצאה מכך לאפשר לתרכובות הכימיות השונות הקיימות על משטחים שתיקבענה. XPS הוא כלי חשוב לחקירת שינויים כימיים של פני השטח שעלולות להתרחש. טכניקה חלופית ל- XPS הוא ספקטרוסקופיה אנרגיה נפיצה רנטגן (EDX) 27. ATR-IR מיקרוסקופיה מחייב מגע טוב קיים בין קריסטל ATR לבין המשטח להיות מנותח בגלל השלוחה הקטנהension של הגל החולף המתרחש מעבר הקריסטל. מיקרוסקופיה ATR-IR מרחבית פותרת את ההרכב המולקולרי ומבני של משטחים. זיהום של גביש ATR יכול גם לגרום אות נמוכה או תוצאות מוטות כדי להתקבל. לפני כל ניסוי, חשוב לנקות את הקריסטל עם isopropanol הטהור על מנת להבטיח כי כל זיהום צולב אינו מתרחש. כמו כן, מקדם השבירה של הגביש ATR חייב להיות גבוה משמעותית מזה של המדגם. ספקטרוסקופיה אינפרא אדום (IR) בשיטת ATR הוא מסוגל להיות מיושם על התעשיה הכימית או מערכות ביולוגיות כי ניתן לנתח בשיטת השידור. ATR-IR כבר בשימוש נרחב כדי לפקח על התפתחותם של תאים איקריוטיים. ראמאן-ספקטרוסקופיה מיקרו הוא שיטה חלופית שלפיה ההטרוגניות של משטח הכימי ניתן לקבוע 28. זווית goniometry קשר מים הוא טכניקה, המבוססת על משוואת יאנג, קבע את הידרופוביות של ים מוצקurface. בעת השימוש בטכניקה זו, דגימות צריכות להיות מאוחסנות כראוי, כך ספיחה של כל זיהום ניתן להימנע מכך. הגבלה של הטכניקה הזו היא שהיא מוגבלת משטחים שטוחים. אם זה אינו המקרה, העקמומיות בנקודת השקה נוזלית / מוצקה / אוויר יהיה מעוות ולא מוגדר. טכניקה זו נמצאת בשימוש נרחב כדי לציין כל שינוי כימי, אשר ייתכן שאירעו על משטח, וכדי לקבוע את הנוכחות של פונקציות הידרופובי הידרופילי. שיטת צלחת Wilhelmy מהווה חלופה (אבל פחות בקלות בצע) בשיטת אומדני מידת יכולת רטיבות משטח 29. פרופיל משטח אופטי מספק המטרולוגיה הורסת ואת המגע. השלב הקריטי ביותר של טכניקה זו דורש ממשתמשים להתחיל מדידות בהגדלה הנמוכה ביותר על מנת להגדיר את מישור המוקד לסביבה ולמנוע מגע בין העדשה האובייקטיבית ואת השטח המדגם. פרופיל אופטי רק מאפשר הדמיה שלהטופוגרפיה משטח על בקנה מידה מיקרו. יש במיקרוסקופ כוח אטומי היכולת לבחון את הטופוגרפיה של משטח מן ננו כדי בקנה מידה מולקולרי. מבצע של AFM דורש מיומנויות ספציפיות זמן הארוך ביותר לניתוח לעומת פרופיל אופטי. המחקר הנוכחי מספק דוגמא מצוינת שבו AFM היה מסוגל לזהות שינויי טופוגרפית משטח שלא ניכרו באמצעות פרופיל אופטי. טכניקות חלופיות פרופיל והספקות AFM אופטיים פרופיל חרט במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, אשר יכול גם לספק את כימות של אדריכלות משטח 27,30. סט של טכניקות אפיון פני השטח אלה יכולים לשמש כדי לחקור מאפיינים כימיים הטופוגרפי של משטחים פולימריים ומתכתי. פרופיל אופטי מיקרוסקופ כוח אטומי יכול לשמש כדי לבחון שינויים מיקרו משטח והטופוגרפיה בקנה מידה ננו. טכניקות אפיון כימי משטח כולל מיקרוסקופיה IR ופ רנטגןספקטרוסקופיה toelectron יכולה להיות מנוצלת רוחבי לבחון ההומוגניות הכימיה של פני שטח.

Environmental corrosion of metals in the environment is both prevalent and costly1-3. A recent study conducted by the Australasian Corrosion Association (ACA) reported that corrosion of metals resulted in a yearly cost of $982 million, which was directly associated with the degradation of assets and infrastructure through metallic corrosion within the water industry4. From an international perspective, the World Corrosion Organization estimated that metallic corrosion was responsible for a direct cost of $3.3 trillion, over 3% of the world's GDP5. The process of galvanizing as a corrosion preventative method has been widely used to increase the lifespan of steel material6. In humid and subtropical climates, however, water tends to condense into small pockets or grooves within the surface of the galvanized steel, leading to the acceleration of corrosion rates through pit corrosion7,8. Thermosetting polymer coatings based on polyesters have been developed to coat the galvanized steel substrata increasing their ability to withstand humid weathering conditions for items such as satellite dishes, garden furniture, air-conditioning units or agricultural construction equipment9-11. Unfortunately polymer coatings on steel surfaces have been found to be considerably adversely affected by the presence of high levels of ultraviolet (uv) radiation12-14. Coatings comprised of silica nanoparticles (SiO2) spread over a polymer layer have been widely used with a view to increasing their corrosion-, wear-, tear- and degradation-resistance15,16. The tendency of the protective polymeric coatings to form pores and cracks can be reduced by incorporating nanoparticles (NPs), which contribute to the passive obstruction of corrosion initiation17,18. Also, the mechanical stability of the protective polymeric layer can be improved by NPs inclusion. However, these coatings act as passive physical barriers and, in comparison to the galvanization approach, cannot inhibit corrosion propagation actively.
An in-depth understanding of the effect that high-levels of ultraviolet light exposure under humid conditions upon these metal coatings is yet to be obtained. In this paper, a wide range of surface analytical techniques, including X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy (ATR IR), contact angle goniometry, optical profiling and atomic force microscopy (AFM) will be employed to examine the changes in the surface of steel coatings prepared from polyester- and silica nanoparticle-coated polyester (silica nanoparticles/polyester) after exposure to sunlight. Furthermore, the aim of this work is to give a concise, practical overview of the overall characterization techniques to examine weathered samples.

<table><tbody><tr><td>polyester-coated steel&lt;br/&gt; silica nanoparticle-polyester coated steel substrata</td><td>BlueScope Steel</td><td></td><td>Samples provided by company</td></tr><tr><td>Millipore PetriSlide&lt;sup&gt;TM&lt;/sup&gt;&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>PDMA04700</td><td>Storing samples</td></tr><tr><td>Thermo Scientific&lt;sup&gt;TM&lt;/sup&gt; K-alpha&lt;br/&gt; X-ray Photoelectron Spectrometer</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>IQLAADGAAFFACVMAHV</td><td>Acquire XPS spectra</td></tr><tr><td>Avantage Data System</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>IQLAADGACKFAKRMAVI</td><td>Analyse XPS spectra</td></tr><tr><td>A Bruker Hyperion 2000 microscope&amp;nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Synchrotron integrated instrument</td></tr><tr><td>Bruker Opus v. 7.2</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>ATR-IR analysis software</td></tr><tr><td>Contact angle goniometer, FTA1000c</td><td>First Ten &amp;Aring;ngstroms Inc., VA, USA</td><td></td><td>Measuring the wettability of surfaces</td></tr><tr><td>FTA v. 2.0</td><td>First Ten &amp;Aring;ngstroms Inc., VA, USA</td><td></td><td>Anaylyzing water contact angle</td></tr><tr><td>Optical profiler, Wyko NT1100&amp;nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Measure surface topography</td></tr><tr><td>Innova atomic force microscope&amp;nbsp;</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>Measure surface topography</td></tr><tr><td>Phosphorus doped silicon probes, MPP-31120-10</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td>AFM probes</td></tr><tr><td>Gwyddion software</td><td>http://gwyddion.net/</td><td></td><td>Software used to measure optical profiling and AFM data</td></tr></tbody></table>

the evolution of silica nanoparticle-polyester coatings on surfaces exposed to sunlight

קורוזיה על מתכת נפוצה בסביבה והוא מקור לדאגה רבה בתחומים רבים, כולל צבא, תחבורה, תעופה, ענפי בניין מזון, בין יתר. פוליאסטר וציפויים המכילים גם פוליאסטר חלקיקי סיליקה (SiO 2 NPS) היו בשימוש נרחב כדי להגן לקרקע פלדה מפני קורוזיה. במחקר זה, השתמשנו רנטגן ספקטרוסקופיה photoelectron, אינפרא אדום הכולל השתקפות נחלש מיקרו-ספקטרוסקופיה, מדידות זווית המגע במים, פרופיל אופטי מיקרוסקופ כוח אטומי כדי לספק תובנות לגבי האופן שבו חשיפה לאור השמש יכול לגרום לשינויים מיקרו ויושרה ננומטריים של ציפויים. לא חל שינוי משמעותי ב-טופוגרפית מייקרו משטח זוהה באמצעות profilometry האופטי, לעומת זאת, שינויי ננו מובהקים סטטיסטי על פני השטח התגלו באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. ניתוח של ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן והשתקפות הכולל נחלש מיקרו אינפרא אדוםנתוני ספקטרוסקופיה גילו כי השפלה של קבוצות אסתר התרחשה באמצעות חשיפה לאור אולטרה סגול כדי ליצור COO ·, -H 2 C ·, -O ·, -CO · רדיקלים. במהלך התהליך השפל, CO ו- CO 2 הופקו גם.

<html> דגימות הפלדה צופה כי היה נתון חשיפה לאור השמש במשך שנים אחד או חמש נאספו, ומדידות זווית מגע מים בוצעו על מנת לקבוע אם החשיפה ביאה לשינוי הידרופוביות השטח של המשטח (איור 2 ). <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig2.jpg" /> איור 2. וריאצית יכולת רטיבות של משטחים עם פוליאסטר או ננו-חלקיקי סיליקה / ציפוי פוליאסטר (סיליקה / פוליאסטר) יותר מחמש שנים של חשיפה לאור השמש (א &#39;) תמונות Goniometric מראות את אגל מים המשמש למדידת זווית מגע שיווי משקל של המשטחים.; (ב) זווית מגע מים כפונקציה של זמן חשיפה (* המציין p &lt;0.05, לעומת השליטה המקבילה שלה (שנה 0)). הנתונים מייצגים אמצעי ± סטיית התקן.ource.jove.com/files/ftp_upload/54309/54309fig2large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. נמצא ביכולת רטיבות לזה של לקרקע פוליאסטר מצופה לא השתנתה כתוצאה של החשיפה לאור השמש, אולם סיליקה ננו-חלקיקים / דגימות מצופות פוליאסטר, לאחר שנה אחת של חשיפה, נמצאו להיות פי 1.3 יותר הידרופוביות מאשר דגימות שלא נחשפו. ניתוח נוסף של דגימות אלה בוצע באמצעות XPS ו ATR-FTIR. יתרון של XPS הוא כי טכניקה זו מאפשרת את הרכב היסודות של משטח שייקבע בעומק של כ -10 ננומטר מתחת לפני השטח. נמצא כי תוכן Si בעומק זה עלה מכ 2% עד 15% לעומת תקופת החשיפה של 5 השנים. עלייה זו ניתן לייחס הספיחה של מזהמי אוויר. ה- XPS ספקטרה ציינה כי הברזל (Fe) התגלה ב א לקרקע מצופה פוליאסטרחרה שנה עד חמש שנים של חשיפה (איור 3), וכי הייתה ירידה קלה פחמן התוכן של הדגימות מצופות פוליאסטר לאחר זמן חשיפה של 5 שנים. לא חל שינוי משמעותי נמצאה סיליקון (Si), ברזל (Fe) ופחמן (C) רמות nanoparticle סיליקה / לקרקע מצופה פוליאסטר. XPS לא, עם זאת, לאפשר פונקציונליות מסוימת של ציפוי פולימר שייקבע. כתוצאה מכך, Synchrotron-שמקורו ATR-IR הועסק כדי לקבוע את שינויי תפקוד כימיים בעומק של 10 מיקרומטר עבור דגימות שנחשפו לאור השמש, ובמיוחד את השינויים שחלו במספר קבוצות קרבוניל. נמצא כי מספר קבוצות קרבוניל הירד בשני ננו-חלקיקי פוליאסטר סיליקה / הדגימות מצופות פוליאסטר לאחר חמש שנים של חשיפה. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig3.jpg" /> איור 3. Vari רכב יסודותation של פוליאסטר (PE) ו nanoparticle סיליקה / ציפוי פוליאסטר (PE + SiO 2) על פני חמש שנים לחשוף לאור השמש כמו XPS באמצעות נקבע. (א) נציג XPS ספקטרום רחב ספקטרום ברזולוציה גבוהה של 1s O, 1s C ו- Si 2p של ציפוי פוליאסטר לפני ואחרי החשיפה. (ב) הריכוז של שלושה אלמנטים (Si, Fe ו- C) (חלק אטומי) נמדד כפונקציה של זמן חשיפה כדי לקבוע שינויים בהרכב ציפוי פני השטח תחת רמות גבוהות של חשיפה לאור שמש בתנאים לחים. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig4.jpg" /> נציג איור 4. ספקטרום ATR-FTIR המשמש למדידת שינויים בקבוצות קרבוניל על ציפוי משטח פלדה לאחר שלוש שנים של envirשינויי onmental חשיפה. בחלוקת קבוצות קרבוניל נבעו התפלגות האור נגרם האולטרה הסגולה של קבוצות אסתר. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> מיקרוסקופיה פרופיל אופטיים כוח אטומי הועסקו להמשיך לחקור את הטופוגרפיה משטח של לקרקע על מיקרו בקנה מידה ננו. האבולוציה הטופוגרפית microscale של ננו-חלקיקי פוליאסטר סיליקה / הדגימות מצופות פוליאסטר מוצגת באיור 5. ניתן לראות כי פני השטח של שני ציפויי שינה לפתע מאשר לקרקע המקורית, לאחר שנה אחת של חשיפה, אולם עלייה זו נמצאה לא להיות משמעותי מבחינה סטטיסטית (p &lt;0.05). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig5.jpg" /> איור 5. Micro בקנה מידה טופוגרפיות לשינויי nanoparticle פוליאסטר סיליקה / ציפוי פוליאסטר על פלדה פני תקופת חשיפה של חמש שנים. (א) תמונות פרופיל נציג אופטיות של ציפוי פלדה לפני ואחרי החשיפה. (ב) גרף המציג גידול החספוס הממוצע של שני הציפויים כפונקציה של זמן של חשיפה סביבתית (* המציין p &lt;0.05, לעומת שליטה המתאימה לו (שנת 0)). הנתונים מייצגים אמצעי ± סטיית התקן. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> ניתוח נוסף של לקרקע הדגיש כי הטופוגרפיה משטח ננו שונתה באופן משמעותי כתוצאה של חשיפה לאור אולטרה סגול (איורים 6, 7 ו -8). Nanoparticle סיליקה המקורי / ציפוי פוליאסטרהיו חלקים על בקנה מידה ננומטרי, לעומת זאת, לאחר חשיפה, הציפויים הם אלה נמצאו יצרו מבנים כדוריים. לאחר חמש שנים של חשיפה, המשטחים נמצאו להפגין חספוס ממוצע גבוה יותר באופן משמעותי מאשר לקרקע המקורית, הנעים בין 40 - 47 ננומטר (p &lt;0.05). <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig6.jpg" /> איור 6. שינויים טופוגרפיים ננומטריים ציפוי פוליאסטר על פלדה פני תקופת חשיפה של חמש שנים. Micrographs כוח הנציג אטומי פרופיל פני השטח המתאים להם, המדגישים את השינויים הטופוגרפיים של ציפוי הפולימרים. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig7.jpg" /> איור 7. ננו שינויים טופוגרפיים לביצוע nanopa סיליקה<html> rticle / ציפוי פוליאסטר על פני תקופת חשיפה של חמש שנים. micrographs כוח הנציג אטומי פרופיל פני השטח המתאים שלהם, המדגיש את השינויים הטופוגרפיים של ציפוי הפולימרים, למרות נוכחותם של שכבת הגנת nanoparticle סיליקה. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54309/54309fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a> <img alt="הספרה 8" src="/files/ftp_upload/54309/54309fig8.jpg" /> איור 8. חספוס פני שטח ננו ממוצע של פוליאסטר nanoparticle סיליקה / ציפוי פוליאסטר על פלדה כפונקציה של זמן חשיפה. החספוס הממוצע של עליות ציפוי פני שטח באופן משמעותי עם זמן חשיפה (* המציין p &lt;0.05, לעומת שליטה המתאימה לו ( השנה 0)). הנתונים מייצגים אמצעי ± סטיית התקן.Target = &quot;_ blank&quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Watch this Scientific Journal Video about The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight at JoVE.com

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

שני סוגי המשטחים, פלדה מצופה פוליאסטר פוליאסטר מצופה בשכבת חלקיקי סיליקה, נחקרו. שני המשטחים נחשפו לאור שמש, אשר נמצא לגרום לשינויים מהותיים טופוגרפית הכימיה ננומטריים של פני השטח.

האבולוציה של ציפויי-פוליאסטר Nanoparticle סיליקה על משטחים חשופים לאור השמש

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

the-evolution-silica-nanoparticle-polyester-coatings-on-surfaces

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.5K Views.  Swinburne University of Technology.  שני סוגי המשטחים, פלדה מצופה פוליאסטר פוליאסטר מצופה בשכבת חלקיקי סיליקה, נחקרו. שני המשטחים נחשפו לאור שמש, אשר נמצא לגרום לשינויים מהותיים טופוגרפית הכימיה ננומטריים של פני השטח. 

Video: The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

הכנה של חלקיקי סיליקה באמצעות חומצה קטליזה בסיוע מיקרוגל

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Chemistry

Stabilizing Hepatocellular Phenotype Using Optimized Synthetic Surfaces

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing and maintaining primary and pluripotent stem cell derived hepatocytes. While biological matrices are useful, they permit short term culture of hepatocytes, limiting their widespread application. We have attempted to overcome the limitations using a synthetic polymer coating. Polymers represent one of the broadest classes of biomaterials and possess a wide range of mechanical, physical and chemical properties, which can be fine-tuned for purpose. Importantly, such materials can be scaled to quality assured standards and display batch-to-batch consistency. This is essential if cells are to be expanded for high through-put screening in the pharmaceutical testing industry or for cellular based therapy. Polyurethanes (PUs) are one group of materials that have shown promise in cell culture. Our recent progress in optimizing a polyurethane coated surface, for long-term culture of human hepatocytes displaying stable phenotype, is presented and discussed.

This article will focus on developing polymer coated surfaces for long-term, stable culture of stem cell derived human hepatocytes.

ייצוב Hepatocellular הפנוטיפ באמצעות משטחים סינטטיים אופטימליים

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing ...

Experimental Protocol to Investigate Particle Aerosolization of a Product Under Abrasion and Under Environmental Weathering

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering, which is a fundamental element to the approach of nanosafety-by-design of nanostructured products for their durable development. This approach is basically a preemptive one in which the focus is put on minimizing the emission of engineered nanomaterials' aerosols during the usage phase of the product's life cycle. This can be attained by altering its material properties during its design phase without compromising with any of its added benefits. In this article, an experimental protocol is presented to investigate the nanosafety-by-design of three commercial nanostructured products with respect to their mechanical solicitation and environmental weathering. The means chosen for applying the mechanical solicitation is an abrasion process and for the environmental weathering, it is an accelerated UV exposure in the presence of humidity and heat. The eventual emission of engineered nanomaterials is studied in terms of their number concentration, size distribution, morphology and chemical composition. The purpose of the protocol is to study the emission for test samples and experimental conditions which are corresponding to real life situations. It was found that the application of the mechanical stresses alone emits the engineered nanomaterials' aerosols in which the engineered nanomaterial is always embedded inside the product matrix, thus, a representative product element. In such a case, the emitted aerosols comprise of both nanoparticles as well as microparticles. But if the mechanical stresses are coupled with the environmental weathering, the experimental protocol reveals then the eventual deterioration of the product, after a certain weathering duration, may lead to the emission of the free engineered nanomaterial aerosols too.

In this article, an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering is presented. Results on the emission of engineered nanomaterials, in the form of aerosols are presented. The specific experimental set-up is described in detail.

פרוטוקול ניסוי לחקור חלקיקי Aerosolization של מוצרים תחת שחיקה תחת בלית הסביבה

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray coating. These nanoparticles are produced by the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate on the surface of cereal protein (gliadin) molecules. Alkyl cyanoacrylate is a monomer that instantly polymerizes at RT when it is applied to the surface of materials. Its polymerization reaction is initiated by the trace amounts of weakly basic or nucleophilic species on the surface, including moisture. Once polymerized, the polymerized alkyl cyanoacrylates show a strong affinity with the object materials because nitrile groups are in the backbone of poly (alkyl cyanoacrylate). Proteins also work as initiator for this polymerization because they contain amine groups that can initiate the polymerization of cyanoacrylate. If aggregated protein is used as an initiator, protein aggregate is surrounded by the hydrophobic poly(alkyl cyanoacrylate) chains after the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate. By controlling the experimental condition, particles in the nanometer range are produced. The produced nanoparticles readily adsorb to the surface of most materials including glass, metals, plastics, wood, leather, and fabrics. When the surface of a material is sprayed with the produced nanoparticle suspension and rinsed with water, the micellar structure of nanoparticle changes its conformation, and the hydrophilic proteins are exposed to the air. As a result, the nanoparticle-coated surface changes to hydrophilic.

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic. The produced nanoparticle is an assembly of gliadin-cyanoacrylate diblock copolymers. Spray coating with the produced nanoparticle changes the surface of target material to a hydrophilic surface.

פרוטוקול עבור ההפקה של חלקיקי גליאדין-cyanoacrylate לציפוי הידרופיליות

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

ניתוח ההלחנה מתקדם של מרוכבים Nanoparticle-פולימר באמצעות דימות פלואורסצנטי ישיר

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 and a superhydrophobic agent were coated on the HGM surface in one step. TBT and PFOTES were selected as the Ti source and the superhydrophobic agent, respectively. They were both coated on the HGM, and after the hydrothermal process, the TBT turned to anatase TiO2. In this way, a PFOTES/TiO2-coated HGM (MCHGM) was prepared. For comparison, PFOTES single-coated HGM (F-SCHGM) and TiO2 single-coated HGM (Ti-SCHGM) were synthesized as well. The PFOTES and TiO2 coatings on the HGM surface were demonstrated through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive detector (EDS) characterizations. The MCHGM showed a higher contact angle (153&#176;) but a lower sliding angle (16&#176;) than F-SCHGM, with a contact angle of 141.2&#176; and a sliding angle of 67&#176;. In addition, both Ti-SCHGM and MCHGM displayed similar IR reflectivity values, which were about 5.8% higher than the original HGM and F-SCHGM. Also, the PFOTES coating barely changed the thermal conductivity. Therefore, F-SCHGM, with a thermal conductivity of 0.0479 W/(m&#183;K), was quite like the original HGM, which was 0.0475 W/(m&#183;K). MCHGM and Ti-SCHGM were also similar. Their thermal conductivity values were 0.0543 W/(m&#183;K) and 0.0543 W/(m&#183;K), respectively. The TiO2 coating slightly increased the thermal conductivity, but with the increase in reflectivity, the overall heat-insulation property was enhanced. Finally, since the IR-reflecting property is provided by the HGM coating, if the coating is fouled, the reflectivity decreases. Therefore, with the superhydrophobic coating, the surface is protected from fouling, and its lifetime is also prolonged.

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.

טיו<sub&gt; 2</sub&gt; מיקרוסכמות זכוכית החלולה מצופית עם מאפיינים הידרופוביים ו- High IR-רעיוניים מסונתז על ידי שיטת Soft-כימיה

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material that can be subsequently treated by dip coating. Dip coating with a sol preparation provides a supported porous layer on the fabric. In this case, the porous layer is a porphyrin functionalized sorbent system based on a powdered material that has been demonstrated previously for the capture and conversion of phosgene. A representative coating is applied to cotton fabric at a loading level of 10 mg/g. This coating has minimal impact on water vapor transport through the fabric (93% of the support fabric rate) while significantly reducing transport of 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) through the material (7% of support fabric rate). The described approaches are suitable for use with other fabrics providing amine and hydroxyl groups for modification and can be used in combination with other sol preparations to produce varying functionality.

This report details a microwave-initiated approach for deposition of porphyrin functionalized porous organosilicate sorbents on a cotton fabric and demonstrates reduction in 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) transport through the fabric resulting from this treatment.

הפקדת סופגים נקבובי על בד תומך

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally purify the same by acid elution. By combining sodium silicate with a polyfunctional bioinspired additive, silica is rapidly formed at ambient conditions upon neutralization. 
The effect of neutralization rate and biomolecule addition point on silica yield are investigated, and biomolecule immobilization efficiency is reported for varying addition point. In contrast to other porous silica synthesis methods, it is shown that the mild conditions required for bioinspired silica synthesis are fully compatible with the encapsulation of delicate biomolecules. Additionally, mild conditions are used across all synthesis and modification steps, making bioinspired silica a promising target for the scale-up and commercialization as both a bare material and active support medium.
The synthesis is shown to be highly sensitive to conditions, i.e., the neutralization rate and final synthesis pH, however tight control over these parameters is demonstrated through the use of auto titration methods, leading to high reproducibility in reaction progression pathway and yield. 
Therefore, bioinspired silica is an excellent active material support choice, showing versatility towards many current applications, not limited to those demonstrated here, and potency in future applications.

Here, we present a protocol to synthesize bioinspired silica materials and immobilize enzymes therein. Silica is synthesized by combining sodium silicate and an amine &#39;additive&#39;, which neutralize at a controlled rate. Material properties and function can be altered either by in situ enzyme immobilization or post-synthetic acid elution of encapsulated additives.

הכנת סיליקה פונקציונלי באמצעות שיטת Bioinspired

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally ...

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing challenge in the field is the fabrication of hybrid micro-nano structures using a facile, cost-effective, and high-throughput method. To overcome these challenges, this paper proposes a protocol to fabricate multiscale structures using only an imprint process with an anodic aluminum oxide (AAO) filter and an evaporative self-aggregation process of nanofibers. Unlike previous attempts that have aimed to straighten nanofibers, we demonstrate a unique fabrication method for multiscale aggregated nanofibers with high aspect ratios. Furthermore, the surface morphology and wettability of these structures on various liquids were investigated to facilitate their use in multifunctional surfaces.

Presented is an easy method to fabricate nano-micro multiscale structures, for functional surfaces, by aggregating nanofibers fabricated using an anodic aluminum oxide filter.

מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

Organic contaminants adsorbed on the surface of titanium dioxide (TiO2) can be decomposed by photocatalysis under ultraviolet (UV) light. Here we describe a novel protocol employing the TiO2 photocatalysis to locally alter cell affinity of the substrate surface. For this experiment, a thin TiO2 film was sputter-coated on a glass coverslip, and the TiO2 surface was subsequently modified with an organosilane monolayer derived from octadecyltrichlorosilane (OTS), which inhibits cell adhesion. The sample was immersed in a cell culture medium, and focused UV light was irradiated to an octagonal region. When a neuronal cell line PC12 cells were plated on the sample, cells adhered only on the UV-irradiated area. We further show that this surface modification can also be performed in situ, i.e., even when cells are growing on the substrate. Proper modification of the surface required an extracellular matrix protein collagen to be present in the medium at the time of UV irradiation. The technique presented here can potentially be employed in patterning multiple cell types for constructing coculture systems or to arbitrarily manipulate cells under culture.

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

We describe a protocol for modifying cell affinity of a scaffold surface in aqueous environment. The method takes advantage of titanium dioxide photocatalysis to decompose organic film in the photo-irradiated region. We show that it can be used to create microdomains of scaffolding proteins, both ex situ and in situ.

Photopatterning חלבונים ותאים בסביבה מימית שימוש Tio<sub&gt; 2</sub&gt; Photocatalysis

Organic contaminants adsorbed on the surface of titanium dioxide (TiO2) can be decomposed by photocatalysis under ultraviolet (UV) light. Here we describe ...

האבולוציה של ציפויי-פוליאסטר Nanoparticle סיליקה על משטחים חשופים לאור השמש

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video