Dewetting
「デウェッティング」
流体力学では、デウェッティングは、固液、固固、または液液界面で発生する可能性のあるプロセスの1つです。一般に、デウェッティングは、流体が覆われることを余儀なくされた非湿潤性の表面から流体が引き込まれるプロセスを表します。反対のプロセス、つまり基板上に液体を広げることは、湿潤と呼ばれます。周囲ガスを含む固体基板上に配置された液滴の自発的な拡散とデウェッティングを決定する要因は、いわゆる拡散係数Sです。
固体基板上の液滴の表面張力図。ラプラスの圧力により
、液体の表面は球冠の形をしています S= γ SG
−γ SL
−γ LG
{ S = gamma _ { text {SG}}- gamma _ { text {SL}}- gamma _ { text {LG}}}
どこγ SG
{ gamma _ { text {SG}}}
は固体-気体の表面張力です。γ SL
{ gamma _ { text {SL}}}
は固液の表面張力であり、γ LG
{ gamma _ { text {LG}}}
は液体-気体の表面張力です（媒体が互いに接触する前に測定されます）。
いつ S >> 0 { S> 0}
、自発的な広がりが発生し、S { S 、部分的な濡れが観察されます。これは、液体が基板をある程度覆うだけであることを意味します。
平衡接触角
θ c { theta _ { text {c}}}
ヤング・ラプラスの式から決定されます。
拡散とデウェッティングは、接着、潤滑、塗装、印刷、保護コーティングなど、多くの用途にとって重要なプロセスです。ほとんどのアプリケーションでは、デウェッティングは適用された液膜を破壊するため、望ましくないプロセスです。
アニーリングの前に薄膜を光架橋することによって、またはナノ粒子添加剤を膜に組み込むことによって、デウェッティングを抑制または防止することができます。
界面活性剤は、拡散係数に大きな影響を与える可能性が界面活性剤を添加すると、その両親媒性により、界面活性剤がよりエネルギー的に表面に移動しやすくなり、界面張力が低下し、拡散係数が増加します（つまり、Sがより正になります）。より多くの界面活性剤分子が界面に吸収されると、システムの自由エネルギーは表面張力の低下と並行して減少し、最終的にシステムは完全に濡れます。
生物学では、液体デウェッティングの物理学との類推により、内皮細胞を介したトンネル形成のプロセスは、細胞デウェッティングと呼ばれています。
コンテンツ
1 ポリマー薄膜のデウェッティング
2 金属薄膜のデウェッティング
3 参考文献
4 外部リンク
ポリマー薄膜のデウェッティング
ほとんどのデウェッティング研究では、薄いポリマーフィルムが基板上にスピンキャストされます。の場合でもS { S
フィルムが準安定状態にある場合、たとえば温度がポリマーのガラス転移温度を下回っている場合、フィルムはすぐには濡れません。そのような準安定膜をそのガラス転移温度より上でアニーリングすると、ポリマー鎖分子の移動度が増加し、デウェッティングが起こります。
デウェッティングのプロセスは、ランダムに形成された穴の核形成と成長によって発生します。これらの穴は、液滴に分裂する前に、合体してフィラメントのネットワークを形成します。連続フィルムから始めると、不規則なパターンの液滴が形成されます。デウェッティングはフィルムにランダムに形成された穴から始まるため、液滴のサイズと液滴の間隔は数桁にわたって変化する可能性が発生するドライパッチ間には空間的な相関関係はありません。これらの乾燥したパッチは成長し、材料は成長する穴を囲むリムに蓄積されます。最初に均質なフィルムが薄い場合（100 nm（4 × 10 -6インチ ）の範囲）、ポリゴンのボロノイパターンのように、材料の接続されたストリングのポリゴンネットワークが形成されます。これらのストリングは、その後、液滴に分裂する可能性がこれは、プラトー・レイリー不安定性として知られているプロセスです。他の膜厚では、基板上の液滴の他の複雑なパターンが観察されます。これは、乾燥パッチの周りの成長するリムの運指の不安定性に起因します。
ポリスチレンの厚さ100nmのフィルムに形成された円形の穴。フィルムの青色は構造色によるもので、フィルムの厚さによって異なります。
デウェッティングホールのリムのAFM高さプロファイル。デウェッティングによって除去された材料が穴の周りの縁に蓄積していることに注意して初期膜厚（高さ）：100nm。
デウェッティングホールの合体によって達成されるポリゴンのボロノイ分割パターン。
十分な時間が与えられると、このポリゴンのネットワークは崩壊して別々の液滴になります。
より厚い（200 nm）ポリスチレンフィルムの場合のリムの不安定性。
金属薄膜のデウェッティング
金属薄膜の固体デウェッティングは、融点よりはるかに低い温度での、エネルギー的に好ましい液滴または粒子のセットへの薄膜の変換を説明します。デウェッティングの推進力は、フィルムと基板の自由表面、およびフィルムと基板の界面の総エネルギーを最小化することです。 SEMの専用加熱ステージは、熱電対を介してサンプル温度を正確に制御し、材料のその場での挙動を観察するために広く使用されており、ビデオ形式で記録できます。一方、二次元形態は直接観察および特徴付けることができます。すなわち。部分的に濡れていないNi膜は、構造が十分に細かい場合に長いTPB線を提供するため、それ自体がSOCの有効な燃料電極であり、ニッケル相と細孔相の接続性、およびTPB線をSOFCの特性評価に使用できます。
参考文献
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外部リンク
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