Nau, Maximilian ; Herzog, Nicole ; Schmidt, Johannes ; Meckel, Tobias ; Andrieu‐Brunsen, Annette ; Biesalski, Markus (2022)
Janus‐Type Hybrid Paper Membranes.
In: Advanced Materials Interfaces, 2019, 6 (18)
doi: 10.26083/tuprints-00021739
Artikel, Zweitveröffentlichung, Postprint
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Kurzbeschreibung (Abstract)
Functional paper-based materials and devices have been increasingly attractive to scientists in the recent past. In particular, the possibility to functionalize the surface of paper fibers with tailor-made coatings has broadened a possible scope of emerging application considerably. This work introduces novel functional paper membranes with adjustable gradient and Janus-type wettability based on gradient and Janus-type silica coating distribution along the paper cross-section. Correlation of CLSM (distribution), thermogravimetric analysis (silica amount), and Kr-BET (surface area; BET: Brunauer–Emmett–Teller) reveals an extremely low coating thickness, in the range of just a few nanometers, being sufficient to fully inverse paper wettability from hydrophilic to very hydrophobic excluding water. This asymmetric wettability, originating from an asymmetric silica distribution along the paper cross-section, is established by synchronizing silane hydrolysis and condensation reaction rates with silane transport rates in paper within a simple and scalable one-step drying process after having immersed a paper sheet into a tetraethoxysilane-containing precursor solution. As silica by itself, like paper, is a hydrophilic material, the observed hydrophobicity is related to a reduction in cellulose fiber nanoscale porosity controlling water imbibition. While being relevant in manifold applications, these ultrathin, Janus-type hybrid paper membranes are demonstrated to show directed gating and selective oil–water separation.
| Typ des Eintrags: | Artikel |
|---|---|
| Erschienen: | 2022 |
| Autor(en): | Nau, Maximilian ; Herzog, Nicole ; Schmidt, Johannes ; Meckel, Tobias ; Andrieu‐Brunsen, Annette ; Biesalski, Markus |
| Art des Eintrags: | Zweitveröffentlichung |
| Titel: | Janus‐Type Hybrid Paper Membranes |
| Sprache: | Englisch |
| Publikationsjahr: | 2022 |
| Ort: | Darmstadt |
| Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: | 2019 |
| Verlag: | John Wiley & Sons |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: | Advanced Materials Interfaces |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: | 6 |
| (Heft-)Nummer: | 18 |
| Kollation: | 23 Seiten |
| DOI: | 10.26083/tuprints-00021739 |
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/21739 |
| Zugehörige Links: | |
| Herkunft: | Zweitveröffentlichungsservice |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Functional paper-based materials and devices have been increasingly attractive to scientists in the recent past. In particular, the possibility to functionalize the surface of paper fibers with tailor-made coatings has broadened a possible scope of emerging application considerably. This work introduces novel functional paper membranes with adjustable gradient and Janus-type wettability based on gradient and Janus-type silica coating distribution along the paper cross-section. Correlation of CLSM (distribution), thermogravimetric analysis (silica amount), and Kr-BET (surface area; BET: Brunauer–Emmett–Teller) reveals an extremely low coating thickness, in the range of just a few nanometers, being sufficient to fully inverse paper wettability from hydrophilic to very hydrophobic excluding water. This asymmetric wettability, originating from an asymmetric silica distribution along the paper cross-section, is established by synchronizing silane hydrolysis and condensation reaction rates with silane transport rates in paper within a simple and scalable one-step drying process after having immersed a paper sheet into a tetraethoxysilane-containing precursor solution. As silica by itself, like paper, is a hydrophilic material, the observed hydrophobicity is related to a reduction in cellulose fiber nanoscale porosity controlling water imbibition. While being relevant in manifold applications, these ultrathin, Janus-type hybrid paper membranes are demonstrated to show directed gating and selective oil–water separation. |
| Freie Schlagworte: | Janus membranes, hybrid materials, asymmetric material distribution, ultrathin coating, functional paper |
| Status: | Postprint |
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-217392 |
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 10 Fachbereich Biologie 10 Fachbereich Biologie > Membrane Dynamics DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente > A05: Benetzung und Transport auf quellbaren, oberflächen-immobilisierten Polymerbürsten und Polymernetzwerken DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich C: Neue und verbesserte Anwendungen 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 07 Fachbereich Chemie 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie |
| Hinterlegungsdatum: | 21 Jul 2022 13:09 |
| Letzte Änderung: | 03 Jul 2024 02:39 |
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Verfügbare Versionen dieses Eintrags
- Janus‐Type Hybrid Paper Membranes. (deposited 21 Jul 2022 13:09) [Gegenwärtig angezeigt]
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