Oppervlakhydrophilie

Oppervlakhydrophilie is de neiging van een oppervlak om water aan te trekken, wat zich uit in een gemakkelijke natting en spreiding van een waterdruppel over het oppervlak. Hydrophiele oppervlakken kenmerken zich doorgaans door lage contacthoeken en hogere nattingseigenschappen.

De hydrophiliteit wordt bepaald door chemische samenstelling (polariteit en aanwezigheid van functionele groepen zoals -OH, -COOH of -NH2), oppervlakte-energie en oppervlakte-ruwheid. Een combinatie van polaire chemie en hoge oppervlakte-energie bevordert natting; ruwe oppervlakken kunnen via de Wenzel- of Cassie-Baxter-achtige toestanden de waargenomen hydrophiliteit versterken of beperken, afhankelijk van de verdeling van vloeistof en lucht in de poriën.

Meting van hydrophiliteit gebeurt meestal met de watercontacthoek. Een kleinere hoek duidt op een hogere hydrophiliteit. Naast directe meting worden modellen zoals Young, Wenzel en Cassie-Baxter gebruikt om natting en de bijdrage van oppervlakte-energie te begrijpen, en om de polaire en dispersieve componenten van de oppervlaktespanning te schatten.

Om hydrophilie te verhogen, worden vaak oppervlaktetransformatie- of behandelingsmethoden toegepast, zoals plasma-oxidatie, UV-ozonbehandeling, corona-behandeling of chemische grafting van hydrophiele polymeren (bijv. polyethyleenglycol of polyvinylalcohol). Ook het aanbrengen van specifieke chemische groepen of het aanpassen van de textuur kan de lange-termijn stabiliteit beïnvloeden.

Toepassingen van oppervlaktehydrophilie zijn onder meer microfluïdica en lab-on-a-chip-systemen, biosensoren, anti-condens- en zelfreinigende coatings, en coatings voor medische implantaten waar hechting en biocompatibiliteit afhankelijk zijn van de natheid van het oppervlak. Hydrophiliteit kan na behandelingen afnemen door veroudering of milieuomstandigheden, wat prestaties kan beïnvloeden en aandacht vereist voor toepassing en onderhoud.