Smart Material with Dynamic Surface Properties Based on Carbon Dioxide Reversible Reaction

ผลของปฏิกิริยาแบบผันกลับได้ของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อคุณสมบัติทางพลวัตของพื้นผิว

Name: Sirikanya Wuttigul

keyword: Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP)

Abstract: Self-assembled monolayers (SAMs) were prepared on silicon wafers using Trimethoxylpropyl (poly-ethylenimine) by dip-coating technique. Prior to be used, the silicon substrates were treated with piranha solution and were ready for the monolayer dip-coating. The poly(ethyleneimine) (PEl) modified surfaces were characterized by Multi-angle ellipsometry spectroscopy, static water contact angle measurements and X-ray Photoelectron Spectroscopy to determine surface layer thickness, hydrophilicity changes during the modification and chemical composition on the PEl modified surfaces, respectively. The characterization results showed that Trimethoxy poly(ethyleneimine) silane self-assembled monolayers (SAMs) were deposited onto silicon (Si) wafer by dip-coating technique and the layers were not uniform due to the polymer brush of PEI. The C and N atomic percentages were lower than theoretical values while the O atomic percentage was higher. This result was rationalized by the fact that the silicon surface was not completely covered with the amine layer and there was unexpected carbon present. In order to prepare the SAMs surface for initiator functionalization, the dip-coating technique was used to coat cellulose on the treated and PEl SAMs surface. Results showed that the cellulose surface did not show any significant differences in the thickness of cellulose layer when increasing cellulose concentration and reaction time for dip-coating on PEl modified surfaces. The tendency of hydrophilicity from treated and PEl modified surfaces increased after grafting with cellulose. For the investigation of the reversible reaction of CO2 with the functionalized surface, the solvent played a role on the reaction on the functionalized surface but there was no change in contact angle when CO2 was blown onto functionalized surface without solvent coating. The demonstration of reversibility of C02 reaction showed that C02 on the surface after C02 reaction can be partly removed by placing the sample under vacuum at 60 C. ATRP technique was used to modify PEl SAMs and cellulose surface. The thickness of 2-vinylpyridine was lower than DMAEMA and non-uniform, while the thickness of DMAEMA was more uniform. The suitable concentration of initiator was determined for each monomer and the molecular structure of monomer was significant for optimum morphology and thickness.

Abstract: ชั้นผิวที่สามารถจัดเรียงตัวได้ถูกเตรียมบนพื้นผิวซิลิกอนด้วยวิธีการจุ่มพื้นผิวซิลิกอนลงในสารละลาย Trimethoxylpropyl(poly-ethylenimine) เริ่มต้นจากการบำบัดพื้นผิวด้วยสารละลาย piranha จากนั้น พื้นผิวซิลิกอนก็พร้อมที่จะทำการจุ่มเพื่อให้เกิดชั้นพอลิเมอร์ พื้นผิวที่ถูกปรับปรุงด้วยโพลีเอทิลีนไอ มีนถูกตรวจสอบลักษณะพิเศษต่างๆ อันประกอบไปด้วย ความหนาของชั้นพอลิเมอร์ ความชอบน้ำ หลังจากถูกปรับปรุง และส่วนประกอบทางเคมีบนพื้นผิว ผลจากการตรวจสอบพบว่าวิธีการจุ่มพื้นผิว ลงในสารละลายสามารถทำให้โพลีเอทิลีนไอมีนที่สามารถจัดเรียงตัวเองได้ติดอยู่บนพื้นผิวซิลิกอน โดยมีชั้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอเนื่องจากกิ่งพอลิเมอร์ของโพลีเอทิลีนไอมีน ปริมาณของธาตุไนโตรเจน และคาร์บอนที่อยู่บนพื้นผิวต่ำกว่าค่าทางทฤษฎี และปริมาณของธาตุออกซิเจนมีค่าสูงกว่าทางทฤษฎี เนื่องจากพื้นผิวซิลิกอนไม่ได้ถูกปกคลุมด้วยชั้นของพอลิเมอร์ทั้วทั้งแผ่น และยังพบธาตุคาร์บอรที่ไม่ ทราบที่มาอยู่บนพื้นผิวอีกด้วย เพื่อเตรียมพื้นผิวที่สามารถจัดเรียงตัวเองได้สำหรับวิธี ATRP เซลลูโลสได้ถูกเคลือบลงไปบนพื้นผิวที่สามารถจัดเรียงตัว ได้ของโพลีเอทิลีนไอมีน และ พื้นผิวที่ทำ การเตรียมด้วยสารละลาย piranha ผลการทดลองพบว่าความเข้มข้นของสารละลายเซลลูโลสและ ระยะเวลาในการใช้จุ่มพื้นผิวไม่ส่งผลต่อความหนาของชั้นเซลลูโลสบนพื้นผิว โดยพื้นผิวที่เคลือบ ด้วยเซลลูโลสมีแนวโน้มที่จะแสดงลักษณะความชอบน้ำเพิ่มขึ้น โดยดูได้จากค่า contact angle ที่ ลดลงหลังจากที่ทำการเคลือบพื้นผิวเหล่านั้นด้วยเซลลูโลส สำหรับในส่วนของการศึกษาปฏิกิริยาที่ ผันกลับได้ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับพื้นผิว ที่ทำการปรับปรุงด้วยโพลีเอทิลีนไอมีนนั้น พบว่า สารละลายที่ทำการเคลือบบนพื้นผิวที่ปรับปรุงด้วยโพลีเอทิลีนไอมีนส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาบนพื้นผิว แต่พื้นผิวที่ปรับปรุงด้วยโพลีเอทิลีนไอมีนที่ไม่ได้ทำการเคลือบด้วยสารละลายกลับไม่พบการ เปลี่ยนแปลงเมื่อนำมาทดสอบปฏิกิริยากับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์บน พื้นผิวสามารถถูกกำจัดออกบางส่วนได้โดยนำพื้นผิวไปไว้ในสภาวะสุญญากาศ ที่อุณหภูมิ 60 เซลเซียส เป็นระยะเวลา 24 ชั่วโมง สำหรับการทดลองพอลิเมอร์ไรเซชั่นด้วยวิธีการ ATRP นั้นพบว่า ความหนาของ 2-vinylpyridine ที่ใช้เป็นโมโนเมอร์มีค่าต่ำกว่า เมื่อใช้ DMAEMA เป็นโมโนเมอร์อีก ทั้งยังแสดงลักษณะชั้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอ ในขณะที่ DMAEMA แสดงชั้นผิวที่ค่อนข้างเสมอกว่า ในการศึกษานี้ยังได้หาความเข้มข้นของ initiator ที่มีความเหมาะสมสำหรับโมโนเมอร์แต่ละตัว อีกทั้ง ลักษณะโครงสร้างทางโมเลกุลของโมโนเมอร์ยังมีความสำคัญต่อความหนาและโครงสร้างบนพื้นผิว

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library.

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Amornmart Chantrasa

Role: Advisor

Created: 2552-12-27

Modified: 2552-12-27

Issued: 2009-12-27

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE1986

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1986.pdf	4.51 MB	18	2025-11-10 16:02:16
2	CHE1986ab.pdf	154.47 KB	7	2018-05-10 23:11:17

ใช้เวลา

0.031242 วินาที