خواص خود تمیز شوندگی و قدرت چسبندگی پوشش شفاف فتوکاتالیستی TiO2-ZnO بر روی پلی کربنات
چکیده
لایه‌های شفاف حاوی TiO2 با توجه به کاربرد جالبشان، ازجمله فعالیت فتوکاتالیستی و خودتمیزشوندگی به‌طور قابل توجهی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. در مقاله حاضر، فیلم‌های نازک شفاف TiO2-ZnO بر روی SiO2 (میان لایه)، به‌طور موفقیت‌آمیز روی سطح پلی کربنات رسوب داده شد تا ورق‌های پلیمری با فعالیت خودتمیزشوندگی، فوق آب‌دوستی و فعالیت فتوکاتالیستی را فراهم آورند. برای اطمینان از چسبندگی خوب میان لایه SiO2، ورق‌های پلی کربنات در ابتدا توسط تابش‌دهی با نور (UV(C اصلاح شدند. فیلم‌های تهیه شده با استفاده از اسپکتروفتومتر UV /Vis، SEM، XRD، طیف‌سنجی رامان، الیپزومتری و اندازه‌گیری زاویه تماس آب شناسایی شدند. ضخامت تمام فیلم‌های شفاف تهیه شده در محدوده بین 120 و 250 نانومتر بوده و دارای خواص فوق آب‌دوستی هستند. علاوه بر این، آنها کیفیت خوب چسبندگی را در آزمون‌های تعریف شده برش عرضی نشان دادند. از سوی دیگر، استحکام مکانیکی آنها، که توسط آزمون‌های سایش-نمد بررسی شده است با تغییر نسبت مولی TiO2-ZnO تغییر می‌کند. فعالیت فوتوکاتالیستی توسط بازده فوتونی سطوح پوشش داده‌شده بیان می‌شود که از سینتیک تخریب فتوکاتالیستی متيلن آبی و متیل استاتات ارزیابی می‌شود. ترکیب خواص فوق آب‌دوستی و فعالیت فوتوکاتالیستی با مطالعه تغییر زاویه تماس آب در حین ذخیره‌سازی فیلم‌های تهیه شده در تاریکی، در محیط جو و در محیطی حاوی استون یا ایزوپروپانول پس از تابش اشعه (UV(A تعیین شدند. علاوه بر این، خواص خودتمیزشوندگی با تعیین تغییرات زاویه تماس در طول زمان تابش‌دهی پس از اعمال اسید اولئیک به سطح مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهند که افزایش نسبت مولی ZnO در پوشش‌های TiO2 تا 5 درصد، حداکثر بازده فوتونی، 023/0 درصد به‌وسیله تخریب فوتوکاتالیستی متيلن بلو تخمین زده می‌شود. علاوه براین، پوشش فوق آب‌دوست با نسبت مولی TiO2-ZnO 1: 0.05 دارای بهترین خواص خود تمیزشوندگی همراه با پایداری مکانیکی خوب و پایداری عالی در برابر اشعه UV است.
مقدمه
سال‌هاست که صنعت خودرو مواد سنگین و ناپایدار را با مواد سبک جایگزین می‌کند که به‌راحتی با نیازهای طراحی مدرن مطابقت دارد. به دنبال این روند، شیشه در برنامه‌های کاربردی مانند عینک محافظ، لامپ‌های جلو و عقب و محافظ‌های پنل ابزار جایگزین شده است. کاربردهای پلی کربنات به‌هیچ‌وجه به صنایع خودرو محدود نمی‌شود، بلکه از ظروف پلاستیکی و قطعات ماشین گرفته تا مواد به کار گرفته‌شده در دیسک‌های فشرده و فیبر نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، پلی کربنات به‌طور معمول در صنعت تولید عینک استفاده می‌شود. برای ارتقاء خواص این محصولات، یکی از امور مهم فراهم آوردن ورق‌های پلی کربنات با یک سطح خودتمیز شونده فوق آب‌دوست و لایه سطحی فعال ازنظر فوتوکاتالیستی است. در چنین شرایطی نیازهایی مانند شفافیت بالا، بازتابندگی کم و پایداری مکانیکی بالا به‌عنوان شرایط مرزی در طول توسعه چنین پوششی باید موردتوجه قرار گیرد
Abstract
Transparent layers containing TiO2 have been intensively studied based upon their interesting application potential including photocatalytically active and self-cleaning surfaces. In the present work, transparent TiO2-ZnO thin films on a SiO2 interlayer have been successfully deposited on the surface of polycarbonate to provide polymeric sheets with a self-cleaning, superhydrophilic, and photocatalytically active surface layer. To ensure a good adhesion of the SiO2 interlayer, the polycarbonate sheets have been firstly modified by irradiation with UV(C) light. The prepared films were characterized by UV/Vis spectrophotometry, SEM, XRD, Raman spectroscopy, ellipsometry, and water contact angle measurements. All prepared films are transparent with thicknesses in the range between 120 and 250 nm and possess superhydrophilic properties. Moreover, they exhibit good adhesion qualities as defined quantitatively by cross-cut tests. On the other hand, their mechanical strengths, checked by felt-abrasion tests, differ by changing the molar TiO2-ZnO ratio. The photocatalytic activity, expressed as photonic efficiency, of the coated surfaces was estimated from the kinetics of the photocatalytic degradation of methylene blue and methyl stearate. The combination between superhydrophilic properties and photocatalytic activity was determined by studying the change of water contact angle during the storage of the prepared films in the dark under ambient atmosphere and under an atmosphere containing either acetone or isopropanol followed by UV(A) irradiation. In addition, self-cleaning properties were examined by determining the changes of contact angle during the irradiation time after applying oleic acid to the surface. The results show that increasing the molar ratio of ZnO in TiO2 coatings up to 5% yields maximum photonic efficiency values of 0.023% as assessed by the photocatalytic degradation of methylene blue. Moreover, the superhydrophilic coating with a molar TiO2-ZnO ratio of 1: 0.05 exhibits the best self-cleaning properties combined with a good mechanical stability and a very good stability against UV irradiation.
Introduction
For many years the automotive industry has been replacing heavy and badly deformable materials by lighter materials that are easily shapeable to comply with modern design requirements. Following this trend glass has been replaced by polycarbonate in applications such as cover glasses of front and rear lamps and of instrument panel guards. The applications of polycarbonate are by no means limited to the automotive industry but rather range from plastic vessels and machine parts to optical grade materials employed for compact discs and optical fibers. Moreover, polycarbonate is commonly utilized in the eyeglass industry.1 To enhance the properties of these products the task of this work was to provide polycarbonate sheets with a self-cleaning superhydrophilic and photocatalytically active surface layer. Demands such as high transparency, low reflectivity, and high mechanical stability have to be taken into consideration as boundary conditions during the development of such a coating.
چکیده
مقدمه
بخش تجربی
تهیه فیلم
اصلاح سطح پلی کربنات
تهیه لایه میانی SiO2
تهیه لایه TiO2-ZnO
شناسایی فیلم‌ها و اندازه‌گیری زاویه تماس
برآورد فعالیت فوتوکاتالیستی فیلم‌ها
ارزیابی عملکرد خود تمیز شوندگی و آب‌دوستی نور القایی فیلم‌های تهیه‌شده
برآورد کمی چسبندگی فیلم‌های تهیه‌شده پس از تابش‌دهی UV
نتایج و بحث
اصلاح نور پلی کربنات و رسوب لایه میانی
رسوب لایه‌های فعال فتوکاتالیستی
شناسایی فیلم‌ها
فعالیت فوتوکاتالیستی فیلم‌ها
پایداری مکانیکی و قدرت چسبندگی فیلم‌ها
عملکرد خود تمیزشوندگی و آب‌دوستی نور القایی فیلم‌های تهیه‌شده
نتیجه
Abstract
Introduction
Experimental part
Film preparation
Characterization of films and contact angle measurements
Evaluation of the photocatalytic activity of the films
Evaluation of the self-cleaning performance and the photoinduced hydrophilicity of the prepared films
Quantitative estimate of the adhesion of the prepared films after UV irradiation
Results and Discussion
Light modification of polycarbonate and deposition of the intermediate layer
Deposition of the photocatalytically active layers
Characterization of the films
Photocatalytic activity of the films
Mechanical stability and adhesion strength of the films
Self-cleaning performance and photoinduced hydrophilicity of the prepared films
Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه