다기능 SiO2@ZnO 코어 제작 및 테스트

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12321(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

우리는 해양 운송에서 수명과 지속 가능성을 달성하기 위한 새로운 접근 방식으로 폴리우레탄 매체에 SiO2@ZnO 코어-쉘 나노구체를 통합하는 코팅 시스템의 개발을 보고합니다. 이 고분자 코팅은 표면 내마모성, 친수성 상태에서 소수성 상태(~125.2° ± 2°)로의 전환, 향상된 항진균, 항박테리아 및 항조류 효과가 크게 향상되어 제안된 코팅이 생물 오염으로부터 강철 표면을 보호하는 데 이상적으로 만들어졌습니다. 우리의 주장을 입증하기 위해 X선 회절, 투과 전자 현미경, 푸리에 변환 적외선 분광학, 주사 음향 현미경, 열중량 분석(TGA), 접촉각 측정, 항균(항균, 항균, 항진균) 테스트 및 Taber 마모 테스트(ASTM)를 수행했습니다. D1044 및 D4060) 이 코팅의 결합 구성뿐만 아니라 기계적, 생물학적 기능을 강조합니다. SEM과 광학 현미경을 사용한 Taber 마모 코팅의 마모 분석은 PU 코팅을 단독으로 사용했을 때와 대조되는 특징인 SiO2@ZnO 코어-쉘 나노구체 통합 PU 코팅에 의해 달성된 접착력 및 전단 저항이 크게 향상되었음을 보여주었습니다. 우리가 수행한 전반적인 조사를 통해 저탄소강 표면에 증착된 PU 매체에 4%(wt.) SiO2@ZnO 코어-쉘 나노입자를 첨가하면 박테리아 성장이 거의 없고 상당한 감소를 보이며 놀라운 항균 성능을 나타냄을 알 수 있었습니다. 조류의 성장은 약 90%, 곰팡이의 성장은 약 95%입니다.

자동차 및 상업용 운송 차량, 해상 및 육상 석유 및 가스 구조용 강철, 선박, 숙박 시설 모듈, 파이프라인 외부, 소매 및 상업용 건축 및 구조 강철 구조물과 같이 상업적으로 사용되는 다양한 제품의 표면은 폴리머 코팅으로 덮여 더 나은 기능을 제공합니다. 고분자 코팅은 보호(방식), 미적(페인트) 또는 새로운 기능(접착제, 사진 필름)을 추가할 수 있습니다. 대부분 유기 재료로 만들어진 고분자 코팅은 금속이나 세라믹과 혼합되거나 이들의 조합으로 구성 요소의 유용성과 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 나노복합 코팅을 형성합니다1,2. 광분해는 폴리머 코팅의 내구성을 감소시키기 때문에 실외 응용 분야에는 고성능, 초내구성 코팅이 필요합니다. 코팅 시스템 분야에서 나타나기 시작한 새로운 재료 혁신은 모 매체에 코어-쉘 나노구/나노입자를 혼합하는 것입니다. 코어-쉘 나노구체는 본질적으로 내부에 고체 또는 속이 빈 코어와 쉘로 증착된 다른 물질을 갖는 복합 나노입자입니다. 따라서 모체 매트릭스나 코어-쉘 재료로는 얻을 수 없는 새로운 기능을 대량으로 달성하기 위해 특정 중량 비율로 폴리머 매체와 같은 제3의 물질 상태가 산재된 두 가지 물질 상태가 파생됩니다. 혼자3. 코어-쉘 나노입자의 기본 개념을 설명하는 개략도는 보충 정보에서 볼 수 있습니다(그림 S1 참조).

코어-쉘(CS)은 내부 코어 구조와 외부 쉘을 갖춘 2상 소재입니다. 따라서 코어/쉘 나노입자는 원하는 특성을 달성하도록 조정될 수 있는 기능성 재료입니다4. 때로는 코어 또는 쉘 재료로 인해 발생하는 특성이 매우 다를 수 있습니다. 구성 재료나 코어 대 쉘 비율을 변경하여 특성을 변경할 수 있습니다. 반응성이나 열 안정성과 같은 코어 입자의 속성은 쉘 재료 코팅에 의해 변경되어 코어 입자의 안정성과 분산성을 높일 수 있습니다. 처리된 코어-쉘 입자는 독특한 특성을 나타냅니다. 이는 다양한 응용 요구 사항을 충족시키기 위해 표면 기능을 조정하는 고유한 기능과 관련하여 특히 그렇습니다. 코어 입자의 쉘 형성은 표면 개질, 기능성 개선 능력, 안정성, 분산성, 코어 방출 제어, 귀중한 재료 소비 감소 등을 포함한 다양한 목적으로 사용됩니다5.