Tannic acid (TA), a ubiquitous natural polyphenol, is and its derivatives make stable metal-organic coordination complex (MOC) with transition or lanthanide metal ions, especially Fe(Ⅲ), and the MOC nanofilms form rapidly upon mixing of Fe(Ⅲ) and TA solutions. The material-independent universal Fe(Ⅲ)-TA nanocoating has been demonstrated with a multitude of substrates, including planar and particulate ones. Formed Fe(Ⅲ)-TA nanofilms is multifunctional in various sectors, making it possible to control surface properties including anti-fouling, anti-moisture, and antimicrobial coating.
Although the Fe(Ⅲ)-TA nanocoating ensures film uniformity for nano/micrometer-sized objects, it is a formidable task to coat bulk or water-floating substrates, because the coating method has been limited to diffusion-driven, supramolecular complex formation in solution. Considering these limitations of immersive nanocoating, we envisioned that spray nanocoating would be a practical and powerful alternative; it has been used to form nanofilms on a variety of substrates, having two-dimensionally textured morphologies or three-dimensionally arbitrary shapes, exemplified by spray coating of layer-by-layer multilayers and polydopamine. In addition, spray coating is much more time-efficient compared with the immersive nanocoating, because spraying and washing steps generally take less than 10 seconds, and the cross-contamination of suspensions is hardly found.
Herein, we demonstrate that stable Fe(Ⅲ)-TA-MOC nanofilms by spraying of Fe(Ⅲ) and TA solutions, and apply the developed coating strategy to bulk commodity goods, including fruits such as mandarin orange using antimicrobial property. In addition, as this coating is material-independent and makes hydrophilic surface, we showed that the superhydrophobic surface, which is nanoporous anodic aluminum oxide (AAO), converts into the hydrophilic surface in a short time. We showed also just tannic acid is performed even by plasma treatment.
대표적인 천연 폴리페놀인 탄닌산과 유도체는 전이금속이나 란탄족 금속 이온들과 금속-유기 복합체를 형성한다. 특히 철(Ⅲ)은 탄닌산과 용액상에서 섞임과 동시에 빠르게 철(Ⅲ)-탄닌산 복합체를 형성한다. 철(Ⅲ)-탄닌산 코팅은 평면과 입자를 포함한 다양한 기판을 코팅함으로써 입증되었다. 또한, 형성된 철(Ⅲ)-탄닌산 나노박막은 항습, 항균 등과 같은 특성을 통해 표면 성질을 제어할 수 있다.
철(Ⅲ)-탄닌산 코팅이 나노/마이크로 크기의 물질에 대해서는 균일성이 보장되나 용액 내 확산에 의해 복합체를 형성하며 코팅이 이루어지므로, 부피가 크거나 물에 뜨는 기판에 적용하기는 어렵다. 이런 침지 코팅의 한계를 고려해, 기판에 상관없이 적용 가능한 스프레이 코팅을 고안해냈다. 스프레이는 코팅 시간이 10 초 이내로 짧으며 용액의 손실이 적기 때문에 침지 코팅에 비해 훨씬 더 효율적이다.
우리는 스프레이를 통해 철(Ⅲ)-탄닌산 나노박막을 형성하고 박막의 항균성을 이용해 과일에도 적용 가능하다는 것을 보여주었다. 또한 물질에 상관없이 코팅이 가능하고 친수성으로 만들 수 있기 때문에, 우리는 양극 산화 알루미늄을 기반으로 한 초소수성 표면을 친수성 표면으로 만들 수 있음을 보여주었다. 또 플라즈마 처리를 통해 탄닌산만 가지고도 같은 효과를 볼 수 있었다.
