Nghiên cứu tính thấm ướt bên trong của vật liệu mao quản trung bình silica bằng phương pháp đo lỗ xốp ellipsometric porosimetry

Nghiên cứu tính thấm ướt bên trong của vật liệu mao quản trung bình silica bằng phương pháp đo lỗ xốp ellipsometric porosimetry

Tác giả: Máté Füredi, Balint Fodor, András Marton, Alberto Alvarez-Fernandez, Aysha A Riaz, Curran Kalha, Anna Regoutz, Stefan Guldin, Peter Basa

DOI: 10.1016/j.tsf.2023.139683

Người dịch: Thao Luong

Nghiên cứu này tập trung vào tính thấm ướt bên trong (internal wetting) của màng mỏng silica mao quản trung bình (mesoporous silica thin films) bằng phương pháp đo lỗ xốp ellipsometric porosimetry chân không (Vacuum Ellipsometric Porosimetry – EP). Các màng silica mao quản trung bình được chức năng hóa bề mặt bằng methyl (TMCS) nhằm điều chỉnh năng lượng bề mặt và khảo sát ảnh hưởng của biến tính hóa học đến ngưng tụ mao dẫn (capillary condensation) trong lỗ xốp nano.

Thông qua EP, nghiên cứu định lượng đồng thời độ xốp, kích thước lỗ rỗng, phân bố kích thước lỗ rỗng (PSD) và đặc biệt là góc tiếp xúc bên trong (internal contact angle, θi) – một tham số quan trọng nhưng thường bị giả định sai trong phương trình Kelvin cải tiến. Bốn chất hấp phụ có độ phân cực khác nhau (nước, methanol, toluene, cyclohexane) được sử dụng để làm rõ mối liên hệ giữa độ phân cực chất lỏng, năng lượng bề mặt silica, và tính thấm ướt bên trong.

Kết quả cho thấy chức năng hóa methyl làm tăng đáng kể góc tiếp xúc bên trong, gây chậm ngưng tụ mao dẫn cho tất cả các chất hấp phụ, đặc biệt rõ rệt với nước và methanol. Đáng chú ý, góc tiếp xúc vĩ mô không phản ánh chính xác góc tiếp xúc bên trong, khẳng định sự khác biệt bản chất giữa thấm ướt vi mô và vĩ mô. Nghiên cứu chứng minh EP là công cụ mạnh và nhạy để xác định tính thấm ướt nội tại và hiệu chỉnh chính xác PSD của vật liệu mao quản trung bình chức hóa.