國立高雄大學圖資館 |

Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions.

Record Type:	Electronic resources : Monograph/item
Title/Author:	Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions.
Author:	van Heek, Maarten .
Published:	Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2020
Description:	148 p.
Notes:	Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.
Notes:	Advisor: van der Gucht, J.;Sprakel, J.
Contained By:	Dissertations Abstracts International83-02B.
Subject:	Physical chemistry.
Online resource:	http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28313691
ISBN:	9798516019258

Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions.
van Heek, Maarten .

Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions. - Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2020 - 148 p.

Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.

Thesis (Ph.D.)--Wageningen University and Research, 2020.

This item must not be sold to any third party vendors.

This thesis describes our workon soft matter, divided in three parts and four chapters.In Chapter 2, we investigate and imprave the effects of surface patterning on adhesive properties. We create these adhesives by patterning silicone rubber (PDMS) with pillarsof approximately 20ll11 diameter, and measure adhesive properties against a glass substrate. We distinguish two classes of patterned adhesives in this research: for the first part we look at samples with varying degrees of feature clustering, while for the second part we investigate samples with different patterning geometries . We look at samples with square, hexagonal, or random geometry.Literature suggests a beneficial effect of patterning towards adhesive properties. One reason for an improved effectiveness of a patterned adhesive, compared to a monolithic sample, is as aresult of contact splitting, which impraves sample-substrate compliance, and therefore increase the effective contact area. However, from our investigations we conclude that it is difficult to prove this theory. We find that many trivial experimental details affect the outcome of our experiments. We describe our efforts to control these parameters. Regardless, we find no statistically significant impact of either clustering or ordered versus disordered patterning methods on adhesive properties within the experimental noise. We perfarm computer simulations to further investigate patterned adhesives. These simulations show that clustering can yield an approximately 10% impravement in adhesive performance, but only for cluster sizes significantly larger than those investigated in our earlier experiments.In Chapter 3, we investigate the static and dynamic wetting properties of waterswollen poly(acrylamide) (pAAm) and poly(N-isopropyl acrylamide) (pNIPAAm) hydrogels, in air and under water. We look at the influence of polymer chemistry on contact angle equilibrium, the influence of polymer chemistry on contact line dynamics, and the influence of polymer architecture on contact line dynamics. We find that our hydragels have a constant static contact angle of air or 1,8-dibromooctane at the hydragel/water interface, independent of hydragel composition.We perfarm dynamic contact angle measurements to further investigate hydragel wetting. We find that surface-active pNIPAAm gels can stabilise out-of-equilibrium dropiets for an extended period of time, unlike pAAm hydrogels. We also show that pNIPAAm hydragels show a significant contact angle hysteresis.In the remainder of this chapter, we look at charged hydrogels. We find that the presence of charged building blocks significantly affects hydragel properties, such as a complete absence of contact angle hysteresis in permanently charged pNIPAAm hydrogels. We also investigate pH-switchable hydragels by co-polymerising NIPAAm with 2-aminoethyl methacrylate. These gels acquire charge in an acidic environment, and neutralise in a basic environment. We show that these gels have wetting properties comparable to that of neutral pNIPAAm hydrogels, regardless of the charge state. However, hydragelswelling is significantly affected by the environmental parameters.In Chapter 4, we investigate the self-assembly of spherical, colloidal silica/microgel core-shell particles at anisotropically curved oil-water interfaces. From longand short-range colloid interactions, we construct the full pair interaction potential, and show that this potential is strongly dependent on the deviatoric curvature of the interface. We abserve the formation of two-dimensional fractal structures with quadrupolar symmetry.This colloidal interaction potential indicates that the softness of and charge on the particles may generate a subtle and complex interaction potential. To further investigate this system, we focus our workin Chapter 5 on solid colloidal particles instead. We show that unmodified silica particles are capable of adsorbing spontaneously to oil-water interfaces, ifthe oil interface contains a small amount of ionic liquid. Unlike the microgel system described above, pair interactions for the silica system are generally much weaker. As a result, only small partiele clusters are observed, and particles frequently escape after initial 'bonding'. Although the aforementioned quadrupolar symmetry is also present in this case, we regularly find particles in triangular clusters, suggesting a deeper secondary minimum in the interaction potential, which may be stronger than the quadrupolar repulsion that is expected at non-right angles.

ISBN: 9798516019258Subjects--Topical Terms:

708580
Physical chemistry.
Subjects--Index Terms:

Different patterning geometries

Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions.
LDR:10794nmm a2200349 4500 001 616395
005 20220513114326.5
008 220920s2020 ||||||||||||||||| ||eng d
020 $a 9798516019258
035 $a (MiAaPQ)AAI28313691
035 $a (MiAaPQ)Wageningen571375
035 $a AAI28313691
040 $a MiAaPQ $c MiAaPQ
100 1 $a van Heek, Maarten . $3 915572
245 1 0 $a Soft Matter at Interfaces: Adhesion, Wetting, and Capillary Interactions.
260 1 $a Ann Arbor : $b ProQuest Dissertations & Theses, $c 2020
300 $a 148 p.
500 $a Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.
500 $a Advisor: van der Gucht, J.;Sprakel, J.
502 $a Thesis (Ph.D.)--Wageningen University and Research, 2020.
506 $a This item must not be sold to any third party vendors.
520 $a This thesis describes our workon soft matter, divided in three parts and four chapters.In Chapter 2, we investigate and imprave the effects of surface patterning on adhesive properties. We create these adhesives by patterning silicone rubber (PDMS) with pillarsof approximately 20ll11 diameter, and measure adhesive properties against a glass substrate. We distinguish two classes of patterned adhesives in this research: for the first part we look at samples with varying degrees of feature clustering, while for the second part we investigate samples with different patterning geometries . We look at samples with square, hexagonal, or random geometry.Literature suggests a beneficial effect of patterning towards adhesive properties. One reason for an improved effectiveness of a patterned adhesive, compared to a monolithic sample, is as aresult of contact splitting, which impraves sample-substrate compliance, and therefore increase the effective contact area. However, from our investigations we conclude that it is difficult to prove this theory. We find that many trivial experimental details affect the outcome of our experiments. We describe our efforts to control these parameters. Regardless, we find no statistically significant impact of either clustering or ordered versus disordered patterning methods on adhesive properties within the experimental noise. We perfarm computer simulations to further investigate patterned adhesives. These simulations show that clustering can yield an approximately 10% impravement in adhesive performance, but only for cluster sizes significantly larger than those investigated in our earlier experiments.In Chapter 3, we investigate the static and dynamic wetting properties of waterswollen poly(acrylamide) (pAAm) and poly(N-isopropyl acrylamide) (pNIPAAm) hydrogels, in air and under water. We look at the influence of polymer chemistry on contact angle equilibrium, the influence of polymer chemistry on contact line dynamics, and the influence of polymer architecture on contact line dynamics. We find that our hydragels have a constant static contact angle of air or 1,8-dibromooctane at the hydragel/water interface, independent of hydragel composition.We perfarm dynamic contact angle measurements to further investigate hydragel wetting. We find that surface-active pNIPAAm gels can stabilise out-of-equilibrium dropiets for an extended period of time, unlike pAAm hydrogels. We also show that pNIPAAm hydragels show a significant contact angle hysteresis.In the remainder of this chapter, we look at charged hydrogels. We find that the presence of charged building blocks significantly affects hydragel properties, such as a complete absence of contact angle hysteresis in permanently charged pNIPAAm hydrogels. We also investigate pH-switchable hydragels by co-polymerising NIPAAm with 2-aminoethyl methacrylate. These gels acquire charge in an acidic environment, and neutralise in a basic environment. We show that these gels have wetting properties comparable to that of neutral pNIPAAm hydrogels, regardless of the charge state. However, hydragelswelling is significantly affected by the environmental parameters.In Chapter 4, we investigate the self-assembly of spherical, colloidal silica/microgel core-shell particles at anisotropically curved oil-water interfaces. From longand short-range colloid interactions, we construct the full pair interaction potential, and show that this potential is strongly dependent on the deviatoric curvature of the interface. We abserve the formation of two-dimensional fractal structures with quadrupolar symmetry.This colloidal interaction potential indicates that the softness of and charge on the particles may generate a subtle and complex interaction potential. To further investigate this system, we focus our workin Chapter 5 on solid colloidal particles instead. We show that unmodified silica particles are capable of adsorbing spontaneously to oil-water interfaces, ifthe oil interface contains a small amount of ionic liquid. Unlike the microgel system described above, pair interactions for the silica system are generally much weaker. As a result, only small partiele clusters are observed, and particles frequently escape after initial 'bonding'. Although the aforementioned quadrupolar symmetry is also present in this case, we regularly find particles in triangular clusters, suggesting a deeper secondary minimum in the interaction potential, which may be stronger than the quadrupolar repulsion that is expected at non-right angles.
520 $a Dit proefschrift beschrijft ons onderzoek naar zachte materie, verdeeld in drie delen en vier hoofdstukken.In Hoofdstuk 2 kijken we naar het effect van patronen op adhesieve eigenschappen, en proberen deze eigenschappen te verbeteren. Deze adhesieven maken wij door pilaartjes van ongeveer 20 f1I11 diameter aan te brengen in siliconenrubber (PDMS), en de kleefkracht bepalen we aan de hand van metingen tegen een glazen oppervlak. We onderscheiden twee klassen van adhesieven: eerst kijken we naar monsters met verschillende mate van clustervorming, en daarna kijken we naar monsters met patronen in verschillende geometrieen. We kijken naar patronen met vierkante, zeshoekige, of willekeurige geometrie. In de literatuur vinden we beschreven dat patroonvorming voordelig zou zijn voor adhesieve eigenschappen. Een van de redenen van verbeterde adhesie van een monster met een patroon ten opzichte van een monolithisch monster is het resultaat van contactsplitsing. Dit verbetert de hechting van het monster aan een oneffen oppervlak, waardoor effectief een groter contactoppervlak ontstaat. Echter, uit ons werk bijkt dat dit lastig te bewijzen is. We beschrijven hoe verschillende triviale experimentele details invloed kunnen hebben op de uitkomst van een onderzoek. We beschrijven onze pogingen om deze eigenschappen naar onze hand te zetten en hun invloed te minimaliseren. Desalniettemin vinden we geen statistisch significant effect van clustervorming of patroongeometrie op adhesieve eigenschappen, binnen de experimentele ruis. We doen computersimulaties om adhesieven met een patroon verder te onderzoeken. Deze simulaties tonen aan dat de adhesie van een geclusterd patroon een verbetering van ongeveer 10 Ufo kan bereiken, maar alleen voor clusters die aanzienlijk groter zijn dan die in ons eerdere experiment. In Hoofdstuk 3 kijken we naar de statische en dynamische bevochtigingseigenschappen van in water gewelde poly(acrylamide) (pAAm) en poly(N-isopropyl acrylamide) (pNIPAAm) hydrogelen, aan de lucht en onder water. We onderzoeken de invloed van de chemische samenstelling van deze hydragelen op de evenwichtscontacthoek, de invloed van de samenstelling op de dynamische eigenschappen van de contacthoek, en de invloed van polymeerarchitectuur op de dynamische eigenshappen van de contacthoek We tonen aan dat onze hydragelen een constante evenwichtscontacthoek hebben van lucht of 1,8-dibroomoctaan aan het gel!water-grensvlak, onafhankelijk van de samenstelling van de hydrogel. We voeren dynamische contacthoekmetingen uit om verder onderzoek te doen naar de bevochtiging van hydragel en. We tonen aan dat de oppervlakte-actieve pNIPAAmgelen voor langere tijd in staat zijn een niet-evenwichtscontacthoek te stabiliseren, in tegenstelling tot pAAm hydrogelen. We laten ook zien dat pNIPAAm-hydrogelen een grote contacthoekhysterese vertonen.In het vervolg van dit hoofdstuk kijken we naar geladen hydrogelen. We komen erachter dat de aanwezigheid van geladen bouwstenen in de hydragel een significante invloed uitoefent op de eigenschappen van de gel, zoals de afwezigheid van contacthoekhysterese in een geladen pNIPAAm-hydrogel aantoont. Verder kijken we naar pH-gevoelige hydragelen door pNIPAAm te co-synthetiseren met 2-aminoethyl methacrylaat. Deze gelen krijgen een positieve lading in een zuur milieu, en zijn neutraal in basisch milieu. We laten zien dat deze gelen bevochtigingseigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met die van ongeladen pNIPAAm-hydrogelen, ongeacht of de gel geladen of neutraal is. De lading heeft wel een grote invloed op de zwelling van de gel. In Hoofdstuk 4 kijken we naar de zelfassemblage van bolvormige colloidale silica/ microgel kern-schaaldeeltjes op anisotropisch gekromde olie-watergrensvlakken. We construeren de paarpotentiaal aan de hand van lange- en korte-afstandsinteracties tussen de colloiden. We tonen aan dat deze potentiaal sterk afhankelijk is van de deviatorische kromming van het grensvlak. We observeren de vorming van tweedimensionale fractale structuren met vierkante symmetrie.Deze interactiepotentiaal toont aan dat de zachtheid en lading van de colloidale deeltjes mogelijk tot een subtiel-complexe interactiepotentiaalleidt Om het systeem verder te onderzoeken kijken we in Hoofstuk 5 naar vaste colloiden. We laten zien dat ongewijzigde silicadeeltjes in staat zijn spontaan aan een olie-watergrensvlak te adsorberen, mits de oliefase een klein beetjeionischevloeistof bevat. In tegenstelling tot het microgelsysteem dat we hiervoor beschrijven, vinden we veel zwakkere paarinteracties. Dit heeft tot gevolg dat slechts kleine deeltjesclusters kunnen worden geobserveerd. Ook blijkt vaak dat deeltjes uit een cluster ontsnappen na aanvankelijk een 'binding' te zijn aangegaan. Hoewel de vierkante symmetrie ook in dit systeem duidelijk aanwezig is, vinden we ook vaak deeltjes in driehoekige clusters. Dit suggereert dat er mogelijk een dieper tweede minimum in de interactiepotentiaal aanwezig is, die sterker is dan de vierhoekige afstoting die we verwachten voor nietrechte hoeken.
590 $a School code: 2157.
650 4 $a Physical chemistry. $3 708580
653 $a Different patterning geometries
653 $a Patterning silicone rubber
653 $a Adhesive properties
690 $a 0494
710 2 $a Wageningen University and Research. $3 915573
773 0 $t Dissertations Abstracts International $g 83-02B.
790 $a 2157
791 $a Ph.D.
792 $a 2020
793 $a English
856 4 0 $u http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28313691