Формування двохрівневих водовідштовхувальних текстур на поверхні полімерних плівок
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2026-300-2-82-95Ключові слова:
мікротекстурування, термовідтискання, поліетилен, поліетилентерефталат, гідрофобність, супергідрофобні поверхніАнотація
У роботі досліджено формування мікро- та ієрархічно текстурованих поверхонь полімерних плівок методом термовідтискання з використанням металевих шаблонів, отриманих фемтосекундною лазерною абляцією, а також проаналізовано вплив текстури й вплавлених наночастинок на гідрофобні властивості матеріалів. Як модельні полімери використано поліетиленові (ПЕ) та поліетилентерефталатні (ПЕТ) плівки товщиною 200 мкм. Показано, що ПЕТ-плівки забезпечують найбільш точне та стабільне відтворення мікрорельєфу при прямому термовідтисканні з металевих матриць, тоді як для ПЕ характерні морфологічні дефекти, пов’язані з адгезією до металу та реологічними властивостями матеріалу. Запропоновано використання проміжних ПЕТ-реплік, що дозволяє покращити якість формування ПЕ-відбитків і зменшити негативний вплив метал-полімерної взаємодії. Встановлено, що сформовані мікротекстуровані поверхні демонструють виражену анізотропію змочування, а значення кутів змочування істотно залежать від орієнтації краплі відносно напрямку текстури. Текстурування забезпечує суттєве підвищення гідрофобності як для гідрофобного ПЕ, так і для початково гідрофільного ПЕТ. Порівняння експериментальних даних із теоретичними розрахунками за моделлю Кассі-Бакстера показало перевищення експериментальних значень, що свідчить про формування додаткового субмікронного рівня шорсткості. Продемонстровано можливість створення ієрархічних поверхонь шляхом вплавлення гідрофобізованих наночастинок пірогенного діоксиду кремнію безпосередньо під час процесу термовідтискання. Частинки ефективно фіксуються переважно у вершинах мікрорельєфу, формуючи додаткову нанотекстуру. Найвищі гідрофобні показники отримано для негативних текстур ПЕТ із вплавленими частинками, де досягаються стабільні супергідрофобні властивості з кутом змочуваня понад 156 ± 3°. Отримані результати підтверджують перспективність поєднання термовідтискання та інтеграції наночастинок як масштабованого підходу до створення функціональних полімерних поверхонь із керованими водовідштовхувальними властивостями.
Посилання
1. Recent advancements in fabrication strategies and applications of superhydrophobic coatings / Z. Jiang et al. Journal of materials science. 2025. URL: https://doi.org/10.1007/s10853-025-10878-7.
2. Research progress on micro/nano materials and low surface energy modification in superhydrophobic coatings / G. Dong et al. Nano materials science. 2026. URL: https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2025.12.007.
3. Erbil H. Y. Practical applications of superhydrophobic materials and coatings: problems and perspectives. Langmuir. 2020. Vol. 36, no. 10. P. 2493–2509. URL: https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b03908.
4. A scalable two-step hot-embossing strategy enabling durable superhydrophobic surfaces for anti-fouling and freshwater collection / F. Wang et al. Surface and coatings technology. 2026. P. 133294. URL: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2026.133294.
5. Myronyuk O., Baklan D., Rodin A. M. Owens–Wendt method for comparing the UV stability of spontaneous liquid-repellency with wet chemical treatment of laser-textured stainless steel. Biomimetics. 2023. Vol. 8, no. 8. P. 584. URL: https://doi.org/10.3390/biomimetics8080584.
6. Hierarchical microtextures embossed on PET from laser-patterned stamps / F. Bouchard et al. Materials. 2021. Vol. 14, no. 7. P. 1756. URL: https://doi.org/10.3390/ma14071756.
7. Myronyuk O., Baklan D., Rodin A. M. UV resistance of super-hydrophobic stainless steel surfaces textured by femtosecond laser pulses. Photonics. 2023. Vol. 10, no. 9. P. 1005. URL: https://doi.org/10.3390/photonics10091005.
8. Estimation of the structure of hydrophobic surfaces using the cassie–baxter equation / O. Myronyuk et al. Materials. 2024. Vol. 17, no. 17. P. 4322. URL: https://doi.org/10.3390/ma17174322.
9. Erdene-Ochir O., Do V.-T., Chun D.-M. Facile fabrication of durable and flexible superhydrophobic surface with polydimethylsiloxane and silica nanoparticle coating on a polyethylene terephthalate film by hot-roll lamination. Polymer. 2022. P. 125158. URL: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125158.
10. Recent advances in bio-inspired superhydrophobic coatings utilizing hierarchical nanostructures for self-cleaning and anti-icing surfaces / F. Acha et al. Physchem. 2025. Vol. 5, no. 4. P. 48. URL: https://doi.org/10.3390/physchem5040048.
11. Tang Z. Q., Tian T., Molino P. J., Skvortsov A., Ruan D., Ding J., Li Y. Recent Advances in Superhydrophobic Materials Development for Maritime Applications / Advanced Science. 2024. Vol. 11, № 16. e2308152. DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202308152.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Д.П. Маковський, О.В. Миронюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
