Functional surfaces by means of nanoimprint lithography techniques
Diferentes funcionalidades pueden ser obtenidas en diversas superficies a través de topografía en lugar de química, inspirándose en la naturaleza. El principal objetivo de esta tesis es la investigación de la litografía de nanoimpresión (NIL) como una técnica de fabricación factible para modificar s...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2016 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/400142 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/400142 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Hidrofobicitat Hidrofobicidad Hydrophobicity Nanoimpressió Nanoimpresión Nanoimprint Oleofobicitat Oeofobicidad Oleophobicity Ciències Experimentals 00 |
| Sumario: | Diferentes funcionalidades pueden ser obtenidas en diversas superficies a través de topografía en lugar de química, inspirándose en la naturaleza. El principal objetivo de esta tesis es la investigación de la litografía de nanoimpresión (NIL) como una técnica de fabricación factible para modificar superficies y así alterar sus propiedades físicas, utilizándolas para aplicaciones superhidrofóbicas y oleofóbicas. A lo largo de esta tesis una técnica derivada de la nanoimpresión, capaz de imprimir con cero capa residual, fue desarrollada. Esta novedosa técnica de impresión se puede adaptar para crear patrones sobre superficies con distintas formas, permitiéndonos realizar estructuras jerárquicas en tres dimensiones (3D) con diferentes combinaciones de micro y nanoestructuras. Demostramos que las técnicas de fabricación desarrolladas en esta tesis son adaptables a los procesos industriales de facturación, permitiendo así su aplicación en el desarrollo de superficies funcionales. Las estructuras tridimensionales producidas en esta tesis fueron realizadas usando métodos de replicación industrial, tales como electrodeposición o moldeo por inyección. Además, varios materiales fueron investigados en los que estas estructuras en 3D se pudieron reproducir. Nuestro proceso nos permite producir superficies superhidrofóbicas de una forma controlada, abriendo el camino hacia la producción industrial de superficies plásticas funcionales. En nuestros experimentos conseguimos un ángulo de contacto de 170 o con una histéresis de 4 o sin la necesidad de ningún tratamiento químico adicional. Los efectos dinámicos fueron medidos en estas superficies, obteniendo excelentes propiedades autolimpiables, así como una buena robustez antes impacto de gotas. El preciso control sobre nuestro proceso de fabricación nos permitió realizar superficies híbridas con propiedades de mojado inducidas. Se realizaron superficies jerárquicas que resultaron en una doble funcionalidad. Concretamente, nuestras estructuras presentaron tanto el estado de “lotus” como el de “petal” cuando se cambiaron las condiciones de deposición de las gotas, sin ninguna necesidad de modificar la superficie. La gran diferencia entre las dos presiones capilares ejercidas por las micro y nanoestructuras fue el factor que nos permitió controlar la adhesión de dichas gotas. A pesar de la percepción de que la litografía de nanoimpresión no es adecuada para imprimir superficies que puedan sobresalir (“overhanging”), en esta tesis probamos que a través de litografía de nanoimpresión asistida por ultravioleta podemos realizar estructuras de tipo “seta”. Estas structuras fueron fabricadas a través de un novedoso proceso de electrodeposición, consistente en un único paso. Estas estructures fueron replicadas en una resina comercial que, en combinación con un post-tratamiento químico, exhiben propiedades amfifóbicas (repeliendo tanto agua como aceites). Se realizó un análisis de las características de mojado de estas estructures mediante el uso de líquidos que poseyeran diferentes energías superficiales. La energía superficial crítica para conseguir la oleofobicidad fue demostrada experimentalmente. |
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