Degradationsmechanismen superhydrophober Beschichtungen unter Meeresbedingungen
Der rasche Abbau der Nicht-Benetzbarkeit von superhydrophoben Beschichtungen (SHP) beeinträchtigt ihre Anwendung in der Praxis erheblich, und ein Verständnis ihres Degradationsmechanismus könnte zur Lösung dieses Problems beitragen.
In einer neuen Arbeit haben Forscher den Degradationsprozess der Superhydrophobie von SHPs untersucht, die statischen Salzsprühnebeltests und dynamischen Abriebtests unterzogen wurden, und fanden heraus, dass die meisten SHPs in der Anfangsphase eine beträchtliche Anti-Korrosions- und Anti-Biofouling-Fähigkeit aufweisen. Leider wird bei längeren Alterungstests das Luftpolster auf der Oberfläche von SHP durch statische Salzkorrosion und/oder dynamische Erosion aufgebraucht.
Zwei Mechanismen zur Erklärung der Degradation
Morphologische und chemische Beobachtungen deuten darauf hin, dass es zwei Mechanismen gibt, die den statischen bzw. dynamischen Abbau von SHP erklären. Erstens werden die SHP aufgrund der chemischen oder Photooxidation der Beschichtungen hydrophiler und neigen dazu, während der Salzsprühnebeltests hygroskopische Salzpartikel anstelle von Luftblasen einzufangen, was zum Abbau des Luftpolsters führt. Zweitens können die mikro-nano-rauen Strukturen der SHPs durch den Abrieb von Feststoffpartikeln oder die Erosion durch fließendes Wasser wegpoliert werden, was zu einem Verlust der Benetzbarkeit führt. Um eine zuverlässige superhydrophobe Oberfläche zu erhalten, müssen die Mikro-Nano-Strukturen daher mit einer harten Beschichtung oder Schale versehen werden. Abschließend wurde ein mathematisches Modell vorgeschlagen, um die Nicht-Benetzbarkeit von SHPs auf der Grundlage ihrer Rauheit und Oberflächenenergie zu erklären.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 173, Dezember 2022, veröffentlicht.