基于材料表面特性跟踪接枝过程的演变： 接枝对材料表面能的影响

    材料表面性能的改性和优化是工业界和学术界研究和发展的重要课题。经常会出现几个问题：

    除了简单的应用测试外，我们如何识别表面的修饰？这种修饰对固体材料的表面性质和相互作用能力有什么真正的影响。

    反气相色谱法已用来够提供材料表面的详细信息。这项技术通过不同气体分子与固体材料表面相互作用的的动态气体吸附方式来探测材料表面。这些气体分子探针有助于获得表面的许多不同性质。在IGC技术所提供的特性中，通过一个例子引入了表面能的概念。以表面能为基础，比较了不同比例接枝的二氧化硅材料。因此，详细说明了这些方法及其基本原理。

        IGC可以很容易地应用于任何固体材料，特别是粉末和纤维，也可以应用于平坦的涂层表面。它提供了对表面修饰和后续优化的模型方式。

    本应用说明详细描述了接枝对材料分散表面能的影响，并由此解释了IGC的基本原理。这项技术提供了有关材料表面相互作用性质的敏感和定量信息。本文研究二氧化硅样品与有机接枝过程增加以及表面能的基本原理和计算方法，以加深对IGC独特性能的理解。因此，二氧化硅样品仅作为过去二十年中分析过的数百种不同材料和数千种样品的一个例子。

    本研究通过IGC-ID跟踪不同接枝率（覆盖率）下改性二氧化硅与硅烷化剂（辛基三乙氧基硅烷）的表面性质，聚焦表面能的变化。所检查的二氧化硅样品包括未接枝起始材料PS U22（Ultrasil 7000）和若干PS U22接枝样品（接枝率从3%到12.5%m）。在这里，可以提出几个问题：这种硅烷化剂如何改变表面性质？对表面能有什么影响？

    具有不同接枝率的硅基材料的例子很好地说明了如何一步一步地测量表面性质的变化。在这种情况下，增加接枝率逐渐减少表面能。在这项研究中，以及在许多其他已发表的研究中，IGC-ID已经证明了其定量和高度敏感地确定表面性质的能力。

    为了进一步研究表面性质，还可以提出其他问题：接枝对表面形貌或纳米粗糙度有何影响？对表面极性有什么影响（特定的相互作用）？

(左图) n-alkanes straight lines obtained from IGC-ID measurements at 110°C for the grafted silica and
(右图) evolution of the surface energy  values as a function of the grafting ratio.