J 2024

Modification of silicon-polyurethane-based sol–gel coatings through diverse plasma technologies: investigation of impact on surface properties

CHWATAL, Simon, František ZAŽÍMAL, Vilma BURŠÍKOVÁ, Reinhard KAINDL, Tomáš HOMOLA et. al.

Základní údaje

Originální název

Modification of silicon-polyurethane-based sol–gel coatings through diverse plasma technologies: investigation of impact on surface properties

Autoři

CHWATAL, Simon, František ZAŽÍMAL (203 Česká republika, domácí), Vilma BURŠÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Reinhard KAINDL a Tomáš HOMOLA (703 Slovensko, domácí)

Vydání

New Journal of Chemistry, Royal Society of Chemistry, 2024, 1144-0546

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10305 Fluids and plasma physics

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.300 v roce 2022

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001175978000001

Klíčová slova anglicky

HYBRID COATINGS; CORROSION-RESISTANCE; POLYMERS; HARDNESS; COPPER; GUIDE; FILMS

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 9. 4. 2024 12:41, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Sol–gel coatings have many benefits in industrial applications, thanks to their simple low-temperature preparation processes and easy-to-alter dimensions. However, they often require curing through heating at elevated temperatures or UV radiation, which can increase manufacturing complexity and energy consumption. To overcome this challenge, we propose an alternative method for curing sol–gel coatings quickly and easily using various atmospheric pressure cold or hot plasma technologies, such as plasma jet, diffuse coplanar surface barrier discharge, and gliding arc technology. Our research involves preparing light-transparent sol–gel coatings on stainless-steel substrates via the spin-coating method, using a unique combination of commercially available organic precursors that could be used as water and corrosion-resistant protective paints. We analyse the efficiency of plasma curing by examining the morphological changes, water adhesion, and chemical changes induced by plasma treatment using a scanning electron microscope, contact angle measurement, X-ray photoelectron spectroscopy, nanoindentation, scratch testing, and Fourier transform infrared spectroscopy. According to these measurements, the choice of plasma technology can affect the modification of surface chemistry and water adhesion. The DCSBD plasma changes the surface the most; the layer becomes hydrophilic, not hydrophobic, as with the other curing methods. In addition, post-curing of the layers treated with agliding arc, plasma jet or hotplate can be seen over time. Post-curing is described by the reaction of Si–O–C to Si–O–Si. This reaction path can be easily measured with XPS and FTIR. This post-curing also affects the adhesion of the coating to the substrate. The adhesion improves for all samples, except for the DCSBD-treated sample. However, the coating hardness was increased by the plasma treatment in all samples.

Návaznosti

LM2023039, projekt VaV
Název: Centrum výzkumu a vývoje plazmatu a nanotechnologických povrchových úprav
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, R&D centre for plasma and nanotechnology surface modifications
8J22AT002, projekt VaV
Název: Superhydrofobní povrchy vytvořené atmosférickým plazmatem
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Superhydrofobní povrchy vytvořené atmosférickým plazmatem, Rakousko
90251, velká výzkumná infrastruktura
Název: CzechNanoLab II