Studie van superhydrofobe biomimetische oppervlakken

De oppervlakte-eigenschappen van materialen zijn erg belangrijk en onderzoekers proberen allerlei methoden om materiaaloppervlakken met de vereiste eigenschappen te verkrijgen. Met de ontwikkeling van bionische engineering besteden onderzoekers steeds meer aandacht aan biologische oppervlakte om te begrijpen hoe de natuur technische problemen kan oplossen. Uit uitgebreide onderzoeken op biologische oppervlakken is gebleken dat deze oppervlakken veel bijzondere eigenschappen hebben. Het “lotus-effect” is een typisch fenomeen dat de natuurlijkeral oppervlaktestructuur als blauwdruk wordt gebruikt om oppervlakken van technische materialen te ontwerpen en te fabriceren. De binaire microstructuur van het lotusoppervlak zorgt voor superhydrofobiciteit, die zich goed kan aanpassen aan de omgevingsomstandigheden. In de afgelopen jaren is het superhydrofobe biomimetische oppervlaks zijn uitgebreid bestudeerd vanwege de noodzaak van zelfreinigende materialen, microvloeistofapparaten en andere.

De bio-geïnspireerde superhydrofobe oppervlakken worden bereid door vele methoden volgens fysische en chemische principes, zoals lithografie, sjabloonmethode, sublimatie, elektrochemische methoden, laag-voor-laagmethoden, bottom-up benadering voor fabricage van nano-arrays enzovoort . Onderzoekers fabriceren echter meestal hydrofobe films op metalen materialen en anorganische materialen met de stabiele chemische eigenschap. Bijgevolg worden reactieve metalen en hun legeringsoppervlakken zelden onderzocht. Magnesium is een van de lichtste technische materialen. Zo wordt verwacht dat magnesium en zijn legeringen zullen worden gebruikt in ruimtevaart-, vliegtuig-, auto- en spoorwegtoepassingen.

Een hydrofobe coating zou een veelbelovende technologie zijn om de oppervlakteprestaties te verbeteren. Jiang et al. [1] fabriceerde een superhydrofoob biomimetisch oppervlak op een Mg-Li-legering door middel van chemisch etsen, gevolgd door onderdompelings- en gloeiprocessen met behulp van fluoralkylsilaan (FAS) -moleculen. [2] creëerde een superhydrofoob oppervlak op een magnesiumlegering door onderdompeling in een waterige ceriumnitraatoplossing (20 min). Juni et al. [3] creëerde een stabiel biomimetisch superhydrofoob oppervlak op magnesiumlegering, vervaardigd door microarc-oxidatievoorbehandeling en gevolgd door chemische modificatie op basis van lotuseffect. Li et al. [4] bereide dunne magnesiumfilms door middel van bias magnetron sputteren.

Superhydrofobe biomimetische
[1] Liu KS, Zhang ML, Zhai J, et al. Bio-geïnspireerde constructie van oppervlakken van Mg-Li-legeringen met stabiele superhydrofobiciteit en verbeterde corrosieweerstand. Appl Phys Lett, 2008, 92: 183103
[2] Ishizaki T, Saito N. Snelle vorming van een superhydrofoob oppervlak op een magnesiumlegering bedekt met een ceriumoxidefilm door een eenvoudig onderdompelingsproces bij kamertemperatuur en de chemische stabiliteit ervan. Langmuir, 2010, 26: 9749-9755
[3] Jun LA, Guo ZG, Fang J, et al. Fabricage van superhydrofoob oppervlak op magnesiumlegering. Chem Lett, 2007, 36: 416-417
[4] Xiang X, Fan GL, Fan J, et al. Poreuze en superparamagnetische magnesiumferrietfilm vervaardigd via een precursorroute. J Legering Comp, 2010, 499: 30-34.