Estudo sobre a Influência da topografia na transição dos estados de molhabilidade de filmes finos nanoestruturados
Resumo
O interesse sobre a molhabilidade de superfícies tem aumentado nos últimos anos por conta das propriedades presentes em superfícies superhidrofóbicas. Estas possuem grande repelência a água e assim podem tornar-se antiaderentes, autolimpantes, anticontaminantes, anticorrosivas, entre outras. Este trabalho reporta o estudo sobre a transição dos estados de molhabilidade, do estado homogêneo de Wenzel ao estado de molhamento heterogêneo de Cassie, através de superfícies funcionalizadas e não funcionalizadas, de óxidos metálicos com rugosidade graduada. As sínteses foram realizadas através do método sol gel de três diferentes óxidos (sílica, alumina e titânia). Para a deposição dos filmes finos em vidro usou-se o método de recobrimento por imersão, texturização a partir de desbastamento químico a fim de obter nanoestruturas de rugosidade graduadas e funcionalização das superfícies com diferentes surfactantes para garantir baixa energia de superfície e o caráter hidrofóbico, contrastando com o caráter hidrofílico das superfícies não funcionalizadas. Para alumina a texturização foi feita em água fervente, para a titânia foi usado ácido fluorídrico e para sílica, carbonato de sódio utilizando tempos de desbastamento (n = 1,2,3,...) para obter a graduação da rugosidade. A topografia das amostras foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA) e interferometria de luz branca (WLI). Para caracterização química foi utilizada espectroscopia de fotoelétrons espalhados por raios-X (XPS) e a caracterização da molhabilidade foi feita a partir da medida de ângulo de contato. As estruturas desejadas foram observadas nas amostras de alumina, assim como a superhidrofobicidade, a partir do critério estático. Para a sílica o desbaste com carbonato de sódio não foi suficiente para proporcionar a alta repelência e para titânia obteve-se estruturas superficiais promissoras, porém, sem a molhabilidade desejada. Com esse estudo foi possível a comprovação teórica do parâmetro da rugosidade de Wenzel como função da declividade, uma vez que os dados experimentais se ajustaram à curva para as superfícies com distribuição gaussiana de alturas. Mantendo o caráter químico constante foi possível observar a divergência dos ângulos de contato em relação ao modelo de Wenzel, mostrando a inconsistência deste para o caso hidrofílico e a transição dos estados de molhabilidade para o caso hidrofóbico. Devido à relação unívoca entre o parâmetro de rugosidade de Wenzel e a declividade rms, foi possível estimar o intervalo de declividade responsável por fazer a gota ficar suspensa sobre as estruturas, através da ação da força de capilaridade.