Publicação
Optimization of parameters for modifying surface wettability and thermal conductiv- ity of PDMS
| Resumo: | O polidimetilsiloxano (PDMS) tem atraído significativa atenção em diversas áreas devido às suas excelentes propriedades, mas sua hidrofobicidade inerente apresenta desafios em aplicações que exigem controle da molhabilidade. Este estudo fornece uma visão abrangente das principais estratégias para modificar a molhabilidade das superfícies de PDMS, focando nos métodos tradicionais e seu impacto no ângulo de contato e outras características relacionadas. Quatro técnicas principais foram estudadas, sendo elas o tratamento com plasma de oxigênio, a adição de surfactantes, o tratamento com UV-ozônio e a incorporação de nanomateriais, sendo a aplicada neste estudo a adição de surfactantes. Esses métodos são escolhidos entre os demais devido a sua ampla disponibilidade de literatura, menor complexidade e custo-benefício em comparação com técnicas mais novas. O tratamento com plasma de oxigênio melhora a hidrofilicidade do PDMS ao introduzir grupos funcionais polares através da oxidação. A adição de surfactantes possui uma abordagem versátil para alterar a molhabilidade, sendo a escolha e a concentração dos surfactantes fundamentais para obter as propriedades desejadas da superfície. O tratamento com UV-ozônio aumenta com eficácia a energia da superfície por meio da indução de oxidação e geração de grupos funcionais hidrofílicos. A incorporação de nanomateriais nas matrizes de PDMS possibilita modificações promissoras na molhabilidade, permitindo propriedades de superfície que são ajustáveis através da dispersão controlada e interações interfaciais. Os efeitos das nanopartículas e dos nanotubos melhoram significativamente o com- portamento de molhamento e a energia da superfície. Adicionalmente, esse estudo aborda os desafios da recuperação hidrofóbica no PDMS, especialmente considerável para dispositivos microfluídicos comerciais que se tem a exigência do armazenamento e distribuição prolongados. Um estudo comparando três surfactantes não iônicos (Triton X-100, Brij L4 (BL4) e Polietileno Óxido (PEO)) apresenta que a seleção de surfactantes deve considerar a eficiência, estabilidade e durabilidade do comportamento hidrofílico. Diversos tipos e concentrações de surfactantes e a suas temperaturas de cura foram testados, revelando que 2,5% de PEO curado a 80°C atingiu um ângulo de contato de 12,8° imediatamente após a cura. Análises de condutividade térmica indicaram que 0,5% de TX-100 a 80°C era ideal inicialmente, enquanto 2,5% de BL4 a 25°C apresentou melhor desempenho após três semanas. Análises estatísticas, incluindo o método Taguchi e a Análise Relacional de Grey, validam ainda mais a influência de vários parâmetros na molhabilidade e condutividade térmica. |
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| Autores principais: | Neves, Lucas B. |
| Assunto: | Modificação de superfícies Hidrofilicidade Microfluídica |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Bragança |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Biblioteca Digital do IPB |
| Resumo: | O polidimetilsiloxano (PDMS) tem atraído significativa atenção em diversas áreas devido às suas excelentes propriedades, mas sua hidrofobicidade inerente apresenta desafios em aplicações que exigem controle da molhabilidade. Este estudo fornece uma visão abrangente das principais estratégias para modificar a molhabilidade das superfícies de PDMS, focando nos métodos tradicionais e seu impacto no ângulo de contato e outras características relacionadas. Quatro técnicas principais foram estudadas, sendo elas o tratamento com plasma de oxigênio, a adição de surfactantes, o tratamento com UV-ozônio e a incorporação de nanomateriais, sendo a aplicada neste estudo a adição de surfactantes. Esses métodos são escolhidos entre os demais devido a sua ampla disponibilidade de literatura, menor complexidade e custo-benefício em comparação com técnicas mais novas. O tratamento com plasma de oxigênio melhora a hidrofilicidade do PDMS ao introduzir grupos funcionais polares através da oxidação. A adição de surfactantes possui uma abordagem versátil para alterar a molhabilidade, sendo a escolha e a concentração dos surfactantes fundamentais para obter as propriedades desejadas da superfície. O tratamento com UV-ozônio aumenta com eficácia a energia da superfície por meio da indução de oxidação e geração de grupos funcionais hidrofílicos. A incorporação de nanomateriais nas matrizes de PDMS possibilita modificações promissoras na molhabilidade, permitindo propriedades de superfície que são ajustáveis através da dispersão controlada e interações interfaciais. Os efeitos das nanopartículas e dos nanotubos melhoram significativamente o com- portamento de molhamento e a energia da superfície. Adicionalmente, esse estudo aborda os desafios da recuperação hidrofóbica no PDMS, especialmente considerável para dispositivos microfluídicos comerciais que se tem a exigência do armazenamento e distribuição prolongados. Um estudo comparando três surfactantes não iônicos (Triton X-100, Brij L4 (BL4) e Polietileno Óxido (PEO)) apresenta que a seleção de surfactantes deve considerar a eficiência, estabilidade e durabilidade do comportamento hidrofílico. Diversos tipos e concentrações de surfactantes e a suas temperaturas de cura foram testados, revelando que 2,5% de PEO curado a 80°C atingiu um ângulo de contato de 12,8° imediatamente após a cura. Análises de condutividade térmica indicaram que 0,5% de TX-100 a 80°C era ideal inicialmente, enquanto 2,5% de BL4 a 25°C apresentou melhor desempenho após três semanas. Análises estatísticas, incluindo o método Taguchi e a Análise Relacional de Grey, validam ainda mais a influência de vários parâmetros na molhabilidade e condutividade térmica. |
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