بررسي اثر پلي‌اتيلن گلايكول بر رفتار ترشوندگي سطوح آبگريز ZnO تهيه شده به‌روش رسوب‌دهي حمام شيميايي

Evaluation of the Effect of Polyethylene Glycol Addition on the Wetting Properties of ZnO Superhydrophobic Surfaces Prepared via Chemical Bath Deposition Method

در اين تحقيق، سطح فوق آبگريز ZnO به‌روش رسوب‌دهي حمام شيميايي بر توري از جنس فولاد زنگ‌نزن به‌صورت تك مرحله‌اي و بدون اصلاح سطح تهيه شده و تأثير اضافه كردن پلي‌اتيلن گلايكول به‌عنوان افزودني آلي و همچنين نوع ماده بازي بر مورفولوژي و به تبع آن خواص ترشوندگي سطح مورد بررسي قرار گرفته است. براي ارزيابي نمونه سنتز شده از آناليزهاي پراش سنج پرتو ايكس، زبري‌سنج سوزني، تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي، طيف‌سنجي مادون قرمز و ميكرو رامان استفاده شد. مطالعه ميكروساختار نمونه‌هاي ساخته شده نشان داد كه اضافه كردن پلي‌اتيلن گلايكول منجر به تشكيل لايه يكنواخت و متراكم از ميله‌هاي ZnO شاخه‌دار با متوسط طول 5/1 ميكرومتر و قطر 95 نانومتر بر سطح زيرلايه شده است. بررسي نتايج ترشوندگي سطح تأييد كرد نمونه ساخته شده با هگزامتيلن تترامين و در حضور 05/0 ميلي‌مولار پلي‌اتيلن گلايكول با ساختار ميكرو- نانو درختسان شاخه‌دار با زاويه تماس 5/5±2/158 درجه و پسماند زاويه تماس 5/3 درجه بهترين رفتار فوق آبگريزي را داشته است. سطوح تهيه شده همچنين از پايداري شيميايي بسيار خوب در محدوده pH، چهار تا هشت برخوردار هستند.

A superhydrophobic ZnO surface was prepared on the stainless steel mesh by a one-step chemical bath deposition method without chemical post-treatment. The effect of adding polyethylene glycol 6000 (PEG 6000) as an organic additive and the type of the alkaline agent were investigated on the morphological and wettability properties of ZnO surfaces. The prepared surfaces were characterized by X-ray Diffraction (XRD), stylus profilometer, Scanning Electron Microscope (SEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Raman Spectrometer. The microstructure studies showed that the addition of PEG led to formation of densely branched and uniform ZnO rods with a length of 1.5 µm and a diameter of about 95 nm on the substrate. The surface wettability studies confirmed that the sample prepared in the presence of hexamethylenetetramine (HMTA) and 0.05 mM PEG with branched tree-like micro/nanostructure exhibited excellent superhydrophobic properties with the water contact angle (WCA) of 158.2°±1.5° and contact angle hysteresis (CAH) of 3.5°. In addition, the superhydrophobic showed good chemical stability in the pH range of 4 to 8.