自組裝薄膜於 PMMA 基板之性質量測

4.4.1.1 表面形貌

圖 4-18 為自組裝膜於壓克力基板的照片，可以看到隨著天數的 增加，成膜的顏色逐漸變深。

Fig. 4-18 自組裝沉積薄膜於壓克力基板上照片。浸泡時間分別為 1 ~ 3 天。

自組裝沉積矽烷基苯胺-二氧化鈦衍生物於壓克力基板上之 SEM 如圖 4-19 所示，可以觀察到隨浸泡天數增加，其表面附著之團狀形 貌數量逐漸增加。

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Fig. 4-19 自組裝沉積薄膜於壓克力基板上 SEM 照片。浸泡時間(a)一 天, (b)二天, (c)三天。

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表 4-10 則為 EDX 分析團狀形貌所得到的元素組成，結果顯示，

團狀形貌包含矽、鈦兩種元素，顯示矽烷基苯胺與奈米二氧化鈦複合 薄膜確實能經由自組裝浸鍍的方式沉積於壓克力基板上。

Table 4-10 自組裝薄膜於壓克力基板上之 EDX 分析。

Element C O Si Ti

At% 44.4 29.6 11.8 14.2

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4.4.1.2 傅立葉轉換紅外線光譜

圖 4-20 顯示了矽烷基苯胺與奈米二氧化鈦複合薄膜自組裝沉積 於壓克力基板上的 FTIR 圖譜，觀察到在 892 以及 1093cm^-1峰值分別 對應為 C-H 鍵的 out-of-plane 和 in-plane[26]；1324cm^-1對應 C-N 鍵拉 伸；1503 cm^-1對應為苯環[26]；1603cm^-1對應為 C-C 拉伸；3379cm^-1 對應為 N-H 鍵拉伸[26]；1019cm^-1對應為矽氧烷基上的 Si-O 鍵[38]。

Fig. 4-20 自組裝沉積矽烷基苯胺與奈米二氧化鈦複合薄膜於壓克力 基板之 FTIR 譜。

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4.4.1.3 表面粗糙度

圖 4-21 為不同浸泡天數之自組裝薄膜於壓克力基板的 AFM 平面 及 3D 影像圖，可以觀察到隨浸泡天數增加，其表面由較平坦轉為粗 糙，而平均粗糙度如表 4-11 所示。

Table 4-11 自組裝薄膜於壓克力基板上之平均粗糙度。

Sample Average roughness, Sa (nm)

1 day 2.9

2 day 3.3

3 day 4.6

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Fig. 4-21 自組裝沉積薄膜於壓克力基板上 AFM 影像。浸泡時間(a)一 天, (b)二天, (c)三天。

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4.4.1.4 接觸角

圖 4-22 為自組裝沉積薄膜前後試片的接觸角測試結果，鍍膜前 後其疏水性有些微的提升，這是由於 TMSPA 帶有苯胺結構，而苯胺 不易溶於水，使薄膜呈現較疏水的狀態，而隨著浸泡天數增加，接觸 角越來越大，顯示其疏水性越來越好。

Fig. 4-22 空白與自組裝沉積薄膜之壓克力基板的接觸角量測結果。(a) 空白壓克力基板，浸泡時間(b)一天, (c)二天, (d)三天。

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4.4.2 光學性質分析

圖 4-23 表示自組裝薄膜於壓克力基板上在不同波長的光穿透率，

可以觀察到在浸泡時間為一天的沉積薄膜在可見光區段約有 90%以 上的穿透率，而隨著浸泡天數的增加，沉積薄膜的厚度與顏色變深，

穿透率逐漸下降。

Fig. 4-23 自組裝沉積薄膜於壓克力基板上的紫外光-可見光穿透光 譜。

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4.5 薄膜附著力

圖 4-24 分別表示了低碳鋼、載玻片以及壓克力基板於百格法測 試後得到的試片照片，顯示刀痕依然清楚，且切口邊緣處皆無脫落的 情形，對比圖 4-25 表格，顯示自組裝薄膜達到 ISO 等級 0 與 ASTM 等級 5B 之最高附著力等級。

Fig. 4-24 自組裝薄膜於不同基板上經由百格法測試後得到之影像。(a) 低碳鋼, (b)載玻片, (c)壓克力。

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Fig. 4-25 百格法測試標準。

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4.6 結論

實驗證實，分子自組裝沉積矽烷基苯胺與奈米二氧化鈦複合薄膜 於低碳鋼的基板上，此塗層對於低碳鋼之表面在 1M HCl、1M NaCl、

0.5M H2SO4溶液中具有一定的保護性。TMSPA 上的苯胺增加其薄膜 疏水性，使 H2O 不易停留於基板表面，減緩其對基板的侵蝕，而 TiO2

作為屏障物質，阻擋外來侵略物質的進入，達到物理屏障的效果，使 基板不易受到腐蝕物質的攻擊。

而除了低碳鋼基板，矽烷基苯胺與奈米二氧化鈦複合薄膜同時也 可自組裝沉積於其他種類的基板上，如載玻片、壓克力等，而實驗結 果顯示，隨浸泡天數增加，表面附著的團狀形貌數量變多，表面粗糙 度上升，也因薄膜厚度變厚以及顏色變深，可見光穿透率逐漸下降，

這些特性將可應用於太陽眼鏡的製備。

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