不銹鋼-硅表面烷基三氯硅烷自組裝單分子膜的制備及表征.pdf

1、自組裝單分子膜(Self-assembled monolayer, SAM)是指成膜分子通過與基底間的物理化學(xué)作用，自發(fā)地吸附于基底表面形成的分子有序排列的單分子薄膜。SAM不但結(jié)構(gòu)高度有序，而且可以通過控制成膜分子的種類、碳鏈長度和分子末端基團(tuán)的類型制備出具有特殊功能和用途的表面，在基礎(chǔ)科學(xué)研究和現(xiàn)代工程應(yīng)用上具有重要意義。
　　論文由兩部分組成。論文第一部分研究了316L不銹鋼(Stainless Steel316L，SS31

2、6L)表面十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlorosilane，OTS) SAM的制備;論文第二部分對(duì)單晶硅表面辛基三乙氧基硅烷(Octyltriethoxysilane，C8TES)/OTS均相混合SAM的結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　OTS SAM是單晶硅表面自組裝單分子膜體系中性質(zhì)最穩(wěn)定的一種，但通過傳統(tǒng)的制備工藝卻無法在316L不銹鋼表面制備完整的OTS SAM。論文第一部分通過延長OTS-甲苯溶液的保存

3、時(shí)間并向OTS-甲苯溶液中加入適量的堿，改進(jìn)了OTS SAM的制備工藝，并研究了這兩個(gè)因素對(duì)316L不銹鋼表面OTS SAM成膜的影響。結(jié)果表明，當(dāng)OTS-甲苯溶液的保存時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)液中氫氧化鈉與OTS分子的摩爾比為4.8±0.5時(shí)，反應(yīng)后樣品表面的前進(jìn)接觸角達(dá)到最大值，約為110°，與經(jīng)典的單晶硅表面的OTS SAM一致;掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)表征結(jié)果表明，無論是在宏觀尺度還是在微觀尺度上，采用新工藝制備出來

4、的樣品表面上都沒有出現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象，制備出來的OTS SAM是一層完整的膜;紅外結(jié)果顯示，新工藝制備出來的OTS SAM內(nèi)部分子排列屬于結(jié)晶態(tài)的范疇;耐腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，即使是在生理鹽水或PBS緩沖溶液浸泡達(dá)60天之久，OTS SAM表面的前進(jìn)接觸角仍大于90°，展現(xiàn)出典型的疏水性質(zhì)，表明采用新工藝在316L不銹鋼表面制備的OTS SAM在生理?xiàng)l件下具備很好的穩(wěn)定性。
　　論文第二部分，使用接觸角、AFM、靜電力顯微鏡(EFM)

5、和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)C8TES/OTS均相混合SAM及其形成過程中樣品表面的潤濕性、表面形貌、表面電勢和膜內(nèi)分子的有序度進(jìn)行了表征，對(duì)采用分步法利用C8TES分子空間位阻制備C8TES/OTS均相混合SAM的反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，C8TES/OTS均相混合SAM表面接觸角為105°，樣品表面平整、光滑;對(duì)樣品表面電勢進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，混合SAM表面電勢分布均勻，電勢頻率分布為典型的正態(tài)分布;在均相混合SAM的形成過程