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  5. Insights into the interplay of wetting and transport in mesoporous silica films
 
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2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Insights into the interplay of wetting and transport in mesoporous silica films

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Hauptpublikation
30_TU-Prints_Insights into the interplay of wetting and transport in mesoporous silica films.pdf
CC BY-NC-ND 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 887.34 KB
TUDa URI
tuda/9015
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-217405
DOI
10.26083/tuprints-00021740
Autor:innen
Khalil, Adnan ORCID 0000-0002-6558-0128
Zimmermann, Matthias ORCID 0000-0001-9111-6532
Bell, Alena K.
Kunz, Ulrike
Hardt, Steffen
Kleebe, Hans-Joachim ORCID 0000-0001-8850-1771
Stark, Robert W.
Stephan, Peter
Andrieu-Brunsen, Annette ORCID 0000-0002-3850-3047
Kurzbeschreibung (Abstract)

The understanding and design of wetting-transport and wetting-charge-transport interplay in nanometer-sized pores is a still not fully understood key step in improving nanopore transport-related applications. A control of mesopore wettability accompanied by pore filling and ionic mesopore accessibility analysis is expected to deliver major insights into this interplay of nanoscale pore wetting and transport.

For a systematic understanding, we demonstrate a gradual adjustment of nanopore ionic accessibility by gradually tuning silica nanopore wettability using chemical vapor phase deposition of 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl dimethylchlorosilane. The mutual influence of wetting on liquid imbibition, condensation, and molecular transport as well as on heat transfer were studied by ellipsometry, cyclic voltammetry and boiling experiments, respectively.

A multi-methodical analytic approach was used to directly couple wetting properties of mesoporous silica thin films to ionic mesopore accessibility allowing us to determine two different ion transport mechanisms based on three defined wetting regimes as well as a threshold hydrophobicity suppressing pore accessibility. Furthermore, boiling experiments showed a clear increase in nucleation site density upon changing the wettability of the mesoporous surfaces from hydrophilic to hydrophobic. Hence, these results provide insights into the complex interplay of pore wall functionalization, wetting, and charge-dependent nanopore properties.

Freie Schlagworte

Mesoporous silica thi...

Wettability

Ionic transport

Condensation

Imbibition

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physikalische Metallkunde
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physics of Surfaces
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet für Technische Thermodynamik (TTD)
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Nano- und Mikrofluidik (NMF)
Forschungsprojekte und Grants
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente > A02: Experimentelle Untersuchungen zur Koaleszenz und zum Aufriss von Tropfen auf festen Oberflächen - Leitkonfiguration Tropfen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente > A07: Raman-spektroskopische Untersuchung des Massetransports und des Konzentrationsgefälles in Gemischen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich C: Neue und verbesserte Anwendungen > C02: Skalenübergreifende Experimente zum Sieden komplexer Fluide an komplexen Oberflächen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich C: Neue und verbesserte Anwendungen > C04: Dynamische Benetzungssteuerung und der Einfluss auf ionischen Stofftransport in mesoporöse Filme
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Journal of Colloid and Interface Science
Jahrgang der Zeitschrift
560
ISSN
0021-9797
Verlag
Elsevier
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1016/j.jcis.2019.09.093
PPN
503509736

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