Superhydrophobic Coatings on Cellulose-Based Materials: Fabrication, Properties, and Applications

Advanced Materials Interfaces

Volumn 1, Issue 1, 2014, Pages

  Teisala, Hannu ^a   Tuominen, Mikko ^a   Kuusipalo, Jurkka ^a  

^a TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Finland)

Author keywords

cellulose; cotton; paper; superhydrophobic; water repellent

Indexed keywords

CELLULOSE; CLEANING; COATINGS; COTTON; FABRICATION; GAS PERMEABILITY; HYDROPHOBICITY; PAPER; SURFACE PROPERTIES;

CELLULOSE BASED MATERIALS; REDUCED MATERIAL CONSUMPTION; SELF-CLEANING SURFACES; SELF-HEALING PROPERTIES; SUPER-HYDROPHOBIC SURFACES; SUPERHYDROPHOBIC; SUPERHYDROPHOBIC COATINGS; WATER REPELLENTS;

WETTING;

EID: 84942117291     PISSN: None     EISSN: 21967350     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/admi.201300026     Document Type: Review

References (131)

1. K. Ostrikov, Rev. Mod. Phys. 2005, 77, 489.
2. K. L. Choy, Prog. Mater. Sci. 2003, 48, 57.
3. M. Kemell, V. Pore, M. Ritala, M. Leskelä, M. Lindén, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14178.
4. N. P. Rao, N. Tymiak, J. Blum, A. Neuman, H. J. Lee, S. L. Girshick, P. H. McMurry, J. Heberlein, J. Aerosol Sci. 1998, 29, 707.
5. a) C. J. Brinker, M. S. Harrington, Sol. Energy Mater. 1981, 5, 159;
6. b) Y. Lu, R. Ganguli, C. A. Drewien, M. T. Anderson, C. J. Brinker, W. Gong, Y. Guo, H. Soyez, B. Dunn, M. H. Huang, J. I. Zink, Nature 1997, 389, 364.
7. a) Paper and Paperboard Converting (Ed:, J. Kuusipalo,), Paperi ja Puu Oy, Jyväskylä 2008;
8. b) M. Tuominen, H. Teisala, M. Aromaa, M. Stepien, J. M. Mäkelä, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, J. Adhes. Sci. Technol. 2012, DOI: 10.1080/01694243.2012.697744.
9. T. Young, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 1805, 95, 65.
10. R. N. Wenzel, Ind. Eng. Chem. 1936, 28, 988.
11. A. B. D. Cassie, S. Baxter, Trans. Faraday Soc. 1944, 40, 546.
12. T. Onda, S. Shibuichi, N. Satoh, K. Tsujii, Langmuir 1996, 12, 2125.
13. S. Shibuichi, T. Onda, N. Satoh, K. Tsujii, J. Phys. Chem. 1996, 100, 19512.
14. P. Roach, N. J. Shirtcliffe, M. I. Newton, Soft Matter 2008, 4, 224.
15. B. Balu, J. S. Kim, V. Breedveld, D. W. Hess, J. Adhes. Sci. Technol. 2009, 23, 361.
16. M. Callies, D. Quéré, Soft Matter 2005, 1, 55.
17. a) Superhydrophobic Surfaces (Eds:, A. Carré, K. L. Mittal,), VSP/Brill, Leiden 2009;
18. b) M. Ma, R. M. Hill, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 193.
19. X. J. Feng, L. Jiang, Adv. Mater. 2006, 18, 3063.
20. D. Quéré, Annu. Rev. Mater. Res. 2008, 38, 71.
21. K. Koch, B. Bhushan, W. Barthlott, Prog. Mater. Sci. 2009, 54, 137.
22. L. Feng, S. Li, Y. Li, H. Li, L. Zhang, J. Zhai, Y. Song, B. Liu, L. Jiang, D. Zhu, Adv. Mater. 2002, 14, 1857.
23. a) K. Liu, L. Jiang, Nano Today 2011, 6, 155;
24. b) T. Sun, L. Feng, X. Gao, L. Jiang, Acc. Chem. Res. 2005, 38, 644.
25. X. Yao, Y. Song, L. Jiang, Adv. Mater. 2011, 23, 719.
26. E. Luong-Van, I. Rodriguez, H. Y. Low, N. Elmouelhi, B. Lowenhaupt, S. Natarajan, C. T. Lim, R. Prajapati, M. Vyakarnam, K. Cooper, J. Mater. Res. 2012, 28, 165.
27. N. Verplanck, Y. Coffinier, V. Thomy, R. Boukherroub, Nanoscale Res. Lett. 2007, 2, 577.
28. C.-H. Xue, J.-Z. Ma, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4146.
29. a) E. Celia, T. Darmanin, E. Taffin de Givenchy, S. Amigoni, F. Guittard, J. Colloid Interface Sci. 2013, 402, 1;
30. b) Y. Y. Yan, N. Gao, W. Barthlott, Adv. Colloid Interface Sci. 2011, 169, 80.
31. a) N. A. Patankar, Langmuir 2003, 19, 1249;
32. b) A. Marmur, Langmuir 2004, 20, 3517;
33. c) W. Li, A. Amirfazli, J. Colloid Interface Sci. 2005, 292, 195;
34. d) G. Whyman, E. Bormashenko, T. Stein, Chem. Phys. Lett. 2008, 450, 355;
35. e) N. A. Patankar, Langmuir 2010, 26, 8941;
36. f) E. Bormashenko, A. Musin, G. Whyman, M. Zinigrad, Langmuir 2012, 28, 3460.
37. E. Bittoun, A. Marmur, Langmuir 2012, 28, 13933.
38. L. Gao, T. J. McCarthy, Langmuir 2006, 22, 5998.
39. a) W. L. Gore, US Patent 3 664 915 1972;
40. b) R. W. Gore, US Patent 3 953 566 1976.
41. J. Zhang, J. Li, Y. Han, Macromol. Rapid Commun. 2004, 25, 1105.
42. J. T. Korhonen, T. Huhtamaki, O. Ikkala, R. H. A. Ras, Langmuir 2013, 29, 3858.
43. B. Balu, V. Breedveld, D. W. Hess, Langmuir 2008, 24, 4785.
44. H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, M. Stepien, J. M. Mäkelä, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, Langmuir 2012, 28, 3138.
45. M. Jin, X. Feng, L. Feng, T. Sun, J. Zhai, T. Li, L. Jiang, Adv. Mater. 2005, 17, 1977.
46. L. Feng, Y. Zhang, J. Xi, Y. Zhu, N. Wang, F. Xia, L. Jiang, Langmuir 2008, 24, 4114.
47. A. Marmur, Soft Matter 2012, 8, 6867.
48. a) Y. Zheng, X. Gao, L. Jiang, Soft Matter 2007, 3, 178;
49. b) G. S. Watson, B. W. Cribb, J. A. Watson, ACS Nano 2010, 4, 129.
50. W. Barthlott, C. Neinhuis, Planta 1997, 202, 1.
51. H. Teisala, M. Tuominen, J. Kuusipalo, J. Nanomater. 2011, DOI: 10.1155/2011/818707.
52. X. Gao, L. Jiang, Nature 2004, 432, 36.
53. C. Neinhuis, W. Barthlott, Ann. Bot. 1997, 79, 667.
54. a) A. Kanta, R. Sedev, J. Ralston, Langmuir 2005, 21, 2400;
55. b) M. Miyauchi, A. Nakajima, T. Watanabe, K. Hashimoto, Chem. Mater. 2002, 14, 2812.
56. H. Teisala, M. Tuominen, M. Stepien, J. Haapanen, J. M. Mäkelä, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, Cellulose 2012, 20, 391.
57. X. Zhang, M. Jin, Z. Liu, D. A. Tryk, S. Nishimoto, T. Murakami, A. Fujishima, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14521.
58. H. Sirringhaus, Science 2000, 290, 2123.
59. A. Tuteja, W. Choi, M. Ma, J. M. Mabry, S. A. Mazzella, G. C. Rutledge, G. H. McKinley, R. E. Cohen, Science 2007, 318, 1618.
60. A. Tuteja, W. Choi, J. M. Mabry, G. H. McKinley, R. E. Cohen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 18200.
61. H. Zhou, H. Wang, H. Niu, A. Gestos, T. Lin, Adv. Funct. Mater. 2012, 23, 1664.
62. B. Leng, Z. Shao, G. de With, W. Ming, Langmuir 2009, 25, 2456.
63. H. Jin, M. Kettunen, A. Laiho, H. Pynnönen, J. Paltakari, A. Marmur, O. Ikkala, R. H. A. Ras, Langmuir 2011, 27, 1930.
64. T. S. Wong, S. H. Kang, S. K. Tang, E. J. Smythe, B. D. Hatton, A. Grinthal, J. Aizenberg, Nature 2011, 477, 443.
65. H. F. Bohn, W. Federle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 14138.
66. M. Nosonovsky, Nature 2011, 477, 412.
67. X. Deng, L. Mammen, H. J. Butt, D. Vollmer, Science 2012, 335, 67.
68. H. Zhao, K. Y. Law, Langmuir 2012, 28, 11812.
69. H. Zhou, H. Wang, H. Niu, A. Gestos, X. Wang, T. Lin, Adv. Mater. 2012, 24, 2409.
70. Y. Li, L. Li, J. Sun, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6129.
71. H. Wang, Y. Xue, J. Ding, L. Feng, X. Wang, T. Lin, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1 1433.
72. T. Verho, C. Bower, P. Andrew, S. Franssila, O. Ikkala, R. H. A. Ras, Adv. Mater. 2011, 23, 673.
73. J. Zimmermann, F. A. Reifler, G. Fortunato, L.-C. Gerhardt, S. Seeger, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3662.
74. a) M. Eriksson, S. M. Notley, L. Wågberg, Biomacromolecules 2007, 8, 912;
75. b) E. Kontturi, M. Suchy, P. Penttilä, B. Jean, K. Pirkkalainen, M. Torkkeli, R. Serimaa, Biomacromolecules 2011, 12, 770.
76. D. R. Ballerini, X. Li, W. Shen, Microfluid. Nanofluid. 2012, 13, 769.
77. S. M. Mukhopadhyay, P. Joshi, S. Datta, J. Macdaniel, Appl. Surf. Sci. 2002, 201, 219.
78. T.-S. Lin, C.-F. Wu, C.-T. Hsieh, Surf. Coat. Technol. 2006, 200, 5253.
79. D. Nyström, J. Lindqvist, E. Östmark, A. Hult, E. Malmström, Chem. Commun. 2006, 3594.
80. H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, M. Stepien, J. M. Mäkelä, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, Colloid Polym. Sci. 2012, 291, 447.
81. a) J. B. Boreyko, C. H. Baker, C. R. Poley, C. H. Chen, Langmuir 2011, 27, 7502;
82. b) T. Verho, J. T. Korhonen, L. Sainiemi, V. Jokinen, C. Bower, K. Franze, S. Franssila, P. Andrew, O. Ikkala, R. H. A. Ras, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 10210;
83. c) Y. C. Jung, B. Bhushan, Langmuir 2008, 24, 6262.
84. Z. Li, Y. Xing, J. Dai, Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 2131.
85. H. Wang, J. Fang, T. Cheng, J. Ding, L. Qu, L. Dai, X. Wang, T. Lin, Chem. Commun. 2008, 877.
86. T. Arbatan, L. Zhang, X.-Y. Fang, W. Shen, Chem. Eng. J. 2012, 210, 74.
87. Q. Gao, Q. Zhu, Y. Guo, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 9797.
88. H. Wang, J. Ding, Y. Xue, X. Wang, T. Lin, J. Mater. Res. 2011, 25, 1336.
89. W. Duan, A. Xie, Y. Shen, X. Wang, F. Wang, Y. Zhang, J. Li, Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 4441.
90. S. Li, S. Zhang, X. Wang, Langmuir 2008, 24, 5585.
91. S. Wang, M. Li, Q. Lu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 677.
92. I. S. Bayer, D. Fragouli, A. Attanasio, B. Sorce, G. Bertoni, R. Brescia, R. Di Corato, T. Pellegrino, M. Kalyva, S. Sabella, P. P. Pompa, R. Cingolani, A. Athanassiou, ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 4024.
93. X. Huang, X. Wen, J. Cheng, Z. Yang, Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 8739.
94. I. S. Bayer, A. Biswas, G. Ellialtioglu, Polym. Compos. 2011, 32, 576.
95. H. Ogihara, J. Xie, J. Okagaki, T. Saji, Langmuir 2012, 28, 4605.
96. H. Mertaniemi, A. Laukkanen, J.-E. Teirfolk, O. Ikkala, R. H. A. Ras, RSC Adv. 2012, 2, 2882.
97. D. Barona, A. Amirfazli, Lab Chip 2011, 11, 936.
98. J. Li, H. Wan, Y. Ye, H. Zhou, J. Chen, Appl. Surf. Sci. 2012, 261, 470.
99. C. Quan, O. Werner, L. Wågberg, C. Turner, J. Supercrit. Fluids 2009, 49, 117.
100. O. Werner, C. Quan, C. Turner, B. Pettersson, L. Wågberg, Cellulose 2009, 17, 187.
101. a) H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, J. M. Mäkelä, M. Stepien, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, Surf. Coat. Technol. 2010, 205, 436;
102. b) J. M. Mäkelä, M. Aromaa, H. Teisala, M. Tuominen, M. Stepien, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, Aerosol Sci. Technol. 2011, 45, 827;
103. c) M. Stepien, J. J. Saarinen, H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, J. Kuusipalo, J. M. Mäkelä, M. Toivakka, Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 1911;
104. d) M. Aromaa, A. Arffman, H. Suhonen, J. Haapanen, J. Keskinen, M. Honkanen, J.-P. Nikkanen, E. Levänen, M. E. Messing, K. Deppert, H. Teisala, M. Tuominen, J. Kuusipalo, M. Stepien, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. M. Mäkelä, J. Aerosol Sci. 2012, 52, 57;
105. e) M. Stepien, J. J. Saarinen, H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, J. Kuusipalo, J. M. Mäkelä, M. Toivakka, Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 3119;
106. f) M. Stepien, J. J. Saarinen, H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, J. Kuusipalo, J. M. Mäkelä, M. Toivakka, Surf. Coat. Technol. 2012, 208, 73;
107. g) M. Stepien, J. J. Saarinen, H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, J. Haapanen, J. Kuusipalo, J. M. Mäkelä, M. Toivakka, Langmuir 2013, 29, 3780;
108. h) H. Teisala, M. Tuominen, M. Aromaa, M. Stepien, J. M. Mäkelä, J. J. Saarinen, M. Toivakka, J. Kuusipalo, in Recent Advances in Adhesion Science and Technology in Honor of Dr. Kash Mittal (Eds:, W. Gutowski, H. Dodiuk,), Taylor & Francis, 2013, ISBN: 978-90-0420-173-6.
109. D. Nyström, J. Lindqvist, E. Östmark, P. Antoni, A. Carlmark, A. Hult, E. Malmström, ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 816.
110. B. Deng, R. Cai, Y. Yu, H. Jiang, C. Wang, J. Li, L. Li, M. Yu, J. Li, L. Xie, Q. Huang, C. Fan, Adv. Mater. 2010, 22, 5473.
111. H. F. Hoefnagels, D. Wu, G. de With, W. Ming, Langmuir 2007, 23, 13158.
112. B. Xu, Z. Cai, Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 5899.
113. S. Kivotidi, C. Tsioptsias, E. Pavlidou, C. Panayiotou, J. Therm. Anal. Calorim. 2012, 111, 475.
114. M. Shateri-Khalilabad, M. E. Yazdanshenas, Cellulose 2013, 20, 963.
115. G. R. J. Artus, S. Jung, J. Zimmermann, H. P. Gautschi, K. Marquardt, S. Seeger, Adv. Mater. 2006, 18, 2758.
116. N. T. Cervin, C. Aulin, P. T. Larsson, L. Wågberg, Cellulose 2011, 19, 401.
117. S. C. Cho, Y. C. Hong, S. G. Cho, Y. Y. Ji, C. S. Han, H. S. Uhm, Curr. Appl. Phys. 2009, 9, 1223.
118. G. Goncalves, P. A. Marques, T. Trindade, C. P. Neto, A. Gandini, J. Colloid Interface Sci. 2008, 324, 42.
119. V. Georgakilas, A. B. Bourlinos, R. Zboril, C. Trapalis, Chem. Mater. 2008, 20, 2884.
120. H. Yang, Y. Deng, J. Colloid Interface Sci. 2008, 325, 588.
121. Z. Hu, X. Zen, J. Gong, Y. Deng, Colloids Surf. A 2009, 351, 65.
122. L. Huang, K. Chen, C. Lin, R. Yang, R. A. Gerhardt, J. Mater. Sci. 2010, 46, 2600.
123. D. Stanssens, H. Van den Abbeele, L. Vonck, G. Schoukens, M. Deconinck, P. Samyn, Mater. Lett. 2011, 65, 1781.
124. J. Fang, H. Wang, Y. Xue, X. Wang, T. Lin, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 1449.
125. Y. Zhao, Z. Xu, X. Wang, T. Lin, Langmuir 2012, 28, 6328.
126. M. Zhang, C. Wang, S. Wang, Y. Shi, J. Li, Appl. Surf. Sci. 2012, 261, 764.
127. W. A. Daoud, J. H. Xin, Y. H. Zhang, C. L. Mak, Thin Solid Films 2006, 515, 835.
128. Y. L. Zhang, J. N. Wang, Y. He, Y. He, B. B. Xu, S. Wei, F. S. Xiao, Langmuir 2011, 27, 1 2585.
129. P. Yager, G. J. Domingo, J. Gerdes, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2008, 10, 107.
130. B. Balu, A. D. Berry, D. W. Hess, V. Breedveld, Lab Chip 2009, 9, 3066.
131. L. Li, V. Breedveld, D. W. Hess, Colloid Polym. Sci. 2013, 291, 417.