Het principe van hydrofobe/superhydrofobe coatings

Conventionele sol-gelcoatings werden bereid met MTMOS en TEOS als silaanprecursors om een ​​glad, helder en dicht organisch/anorganisch netwerk te vormen op een substraat van aluminiumlegering. Van dergelijke coatings is bekend dat ze een uitstekende hechting hebben vanwege hun vermogen om Al-O-Si-bindingen te vormen op het coating/substraat-grensvlak.
Monster-II in deze studie vertegenwoordigt zo'n conventionele sol-gelcoating. Om de oppervlakte-energie te verminderen en dus de hydrofobiciteit te verhogen, hebben we naast MTMOS en TEOS een organosilaan met een fluoroctylketen opgenomen (monster A). Van alkylketens die fluoratomen bevatten is bekend dat ze aanzienlijke hydrofobiciteit verschaffen. Dergelijke ketens zouden, wanneer ze via flexibele siloxaanbindingen aan het polymeernetwerk worden bevestigd, de neiging hebben om naar het oppervlak te oriënteren en daardoor de oppervlakte-energie van de coatings te verminderen, zoals weergegeven in figuur 1. Aangezien de hydrofobe eigenschap niet alleen afhangt van de chemische samenstelling van het oppervlak, maar ook wordt beïnvloed door de topografie van de films, hebben we geprobeerd coatings te produceren met verschillende gradaties van oppervlakteruwheid. In monsters B en C werden respectievelijk micro- en nanosilicadeeltjes opgenomen om oppervlakteruwheid te creëren die de hydrofobiciteit zou verbeteren. Het gebruik van microdeeltjes (monster B) en micro + nanodeeltjes (monster C) werden gebruikt om het effect van de oriëntatie van dergelijke deeltjes aan het oppervlak te begrijpen, en daarmee de resulterende hydrofobiciteit.

Figuur 2 toont de schematische weergave van veronderstelde oppervlaktetopografieën van coatings met en zonder nano/microdeeltjes, en hun watercontacthoek op dergelijke oppervlakken.