硅烷和表面改性
硅烷(不要与生理盐水混淆)是自燃的(即，至少在室温下，一种不需要外部点火器就能自燃的气体)，硅类似于烷烃。硅烷与无机固体(如玻璃和金属)发生反应，形成稳定的共价键，从而改变固体的表面性质。这些特性包括电荷传导、吸收、介电和释放。另外两个重要的性质修改是:疏水性和亲水性;用作偶联剂的硅烷与衬底发生反应，而用于改变表面能的硅烷则不会。一些类别的硅烷，如甲基、各种烷基、芳基和双足烷，用于增加疏水性，而其他类别的硅烷，如极性的、羟基的、离子的和掩蔽的，将增加亲水性。
疏水性是指吸水性不好的表面，即润湿性差的表面。疏水表面液态水的接触角较大。亲水表面则相反:接触角更低，润湿性更强，固体表面自由能更大。硅烷被用来以令人印象深刻的精度改变表面的润湿性。
由于水经常被用来测量接触角，因此润湿性和表面能，重要的是要认识到，与水的表面相互作用也受到其他因素的影响:范德华力，偶极子相互作用，氢键和质子交换。
在大接触角的情况下，例如超过150°，表面被认为是超疏水的。这种现象也常被称为荷叶后的荷叶效应(见下图)，它的润湿性非常低。唉，这个表面不是平坦的，所以一些润湿性的缺乏不是由于表面的化学组成，而是由于物理地形。
下面的图表概括了疏水性和亲水性的相对水平。
超疏水 ： 150°及以上
疏水性 ： 90°~ 120°*
正常 : 30°至90°*
亲水 :低于30°
为了公平，我们只工作与平坦的表面时，修改其表面能硅烷。因此，我们排除了超疏水的例子。要使用硅烷处理对表面进行修饰，了解这是如何发生的是有益的。
Most of the widely used organosilanes have one organic substituent and three hydrolyzable substituents. In the vast majority of surface treatment applications, the alkoxy groups of the trialkoxysilanes are hydrolyzed to form silanol-containing species. Reaction of these silanes involve four steps. Condensation to oligomers follows. The oligomers then hydrogen bond with OH groups of the substrate. Finally, during drying or curing, a covalent linkage is formed with the substrate with concomitant loss of water. Although described sequentially, these reactions can occur simultaneously after the initial hydrolysis step. At the interface, there is usually only one bond from each silicon of the organosilane to the substrate surface. The two remaing silanol groups are present either in condensed or free form. The R group remains available for covalent reaction of physical interaction with other phases.
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