Untersuchung superhydrophober biomimetischer Oberflächen

Die Oberflächeneigenschaften von Materialien sind sehr wichtig, und Forscher versuchen alle Arten von Methoden, um Materialoberflächen mit den erforderlichen Eigenschaften zu erhalten. Mit der Entwicklung der bionischen Technik schenken Forscher biologischen Oberflächen zunehmend Aufmerksamkeit, um zu verstehen, wie die Natur technische Probleme lösen kann. Die umfangreichen Untersuchungen an biologischen Oberflächen haben gezeigt, dass diese Oberflächen viele ungewöhnliche Eigenschaften haben. Der „Lotus-Effekt“ ist ein typisches Phänomen, das die natural Die Oberflächenstruktur als Blaupause wird zum Entwerfen und Herstellen von Oberflächen aus technischen Materialien verwendet. Die binäre Mikrostruktur der Lotusoberfläche verleiht Superhydrophobie, die sich gut an Umweltbedingungen anpassen kann. In den letzten Jahren die superhydrophobe biomimetische Oberfläches wurden aufgrund der Notwendigkeit von selbstreinigenden Materialien, Mikroflüssigkeitsgeräten und anderen eingehend untersucht.

Die bioinspirierten superhydrophoben Oberflächen werden durch viele Methoden nach physikalischen und chemischen Prinzipien hergestellt, wie z. B. Lithographie, Templatmethode, Sublimation, elektrochemische Methoden, Schicht-für-Schicht-Methoden, Bottom-up-Ansatz zur Herstellung von Nanoarrays und so weiter . Forscher stellen jedoch normalerweise hydrophobe Filme auf Oberflächen von Metallmaterialien und anorganischen Materialien mit stabiler chemischer Eigenschaft her. Folglich werden reaktive Metalle und deren Legierungsoberflächen selten untersucht. Magnesium ist eines der leichtesten technischen Materialien. Daher wird erwartet, dass Magnesium und seine Legierungen in Luft- und Raumfahrt-, Flugzeug-, Automobil- und Eisenbahnanwendungen verwendet werden.

Eine hydrophobe Beschichtung wäre eine vielversprechende Technologie zur Verbesserung der Oberflächenleistung. Jiang et al.[1] stellten eine superhydrophobe biomimetische Oberfläche auf einer Mg-Li-Legierung durch chemisches Ätzen her, gefolgt von Tauch- und Temperprozessen unter Verwendung von Fluoralkylsilan (FAS)-Molekülen. In ähnlicher Weise haben Ishizaki et al. [2] erzeugten eine superhydrophobe Oberfläche auf einer Magnesiumlegierung durch Eintauchen in eine wässrige Cernitratlösung (20 min). Juni et al. [3] erzeugten eine stabile biomimetische superhydrophobe Oberfläche auf einer Magnesiumlegierung, die durch Mikrolichtbogen-Oxidationsvorbehandlung und anschließende chemische Modifikation auf Basis des Lotuseffekts hergestellt wurde. Liet al. [4] stellten dünne Magnesiumfilme durch Bias-Magnetron-Sputtern her.

Superhydrophobes Biomimetikum
[1] KS Liu, ML Zhang, J. Zhai et al. Bioinspirierte Konstruktion von Mg-Li-Legierungsoberflächen mit stabiler Superhydrophobie und verbesserter Korrosionsbeständigkeit. Appl Phys Lett, 2008, 92: 183103
[2] Ishizaki T, Saito N. Schnelle Bildung einer superhydrophoben Oberfläche auf einer mit einem Ceroxidfilm beschichteten Magnesiumlegierung durch einen einfachen Tauchprozess bei Raumtemperatur und deren chemische Stabilität. Langmuir, 2010, 26: 9749–9755
[3]Jun LA, Guo ZG, Fang J, et al. Herstellung einer superhydrophoben Oberfläche auf einer Magnesiumlegierung. Chem. Lett, 2007, 36: 416–417
[4]Xiang X, Fan GL, Fan J, et al. Poröser und superparamagnetischer Magnesiumferritfilm, hergestellt über eine Vorläuferroute. J Alloy Comp, 2010, 499: 30–34.