Von Nepenthes inspirierte SLIPS
Forscher haben biomimetische slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) vorgestellt, die aus porösen fluorierten Polyurethanfilmen für Anti-Icing-Anwendungen hergestellt werden.
Durch die Simulation von Nepenthes mirabilis wurden in einer neuen Studie poröse Polyurethan (PU)-Filme durch eine Phaseninversionsmethode hergestellt, um slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) zu erzeugen. Bei einem Volumenanteil von Dimethylformamid (DMF) im Koagulationsbad von 20 % und einer Eintauchzeit von 2 Minuten weisen die porösen PU-Filme eine hervorragende Gleichmäßigkeit und Durchlässigkeit auf. Anschließend werden die porösen PU-Filme mit 1H,1H,2H,2H-Perfluordecyltriethoxysilan fluoriert, um fluorierte Polyurethanfilme (FPU) herzustellen, und drei Arten von SLIPS mit Schmier- und Anti-Icing-Leistung wurden durch weitere Injektion von drei Arten von Schmierflüssigkeiten mit niedriger Oberflächenspannung (Polydimethylsiloxan (PDMS), Ethyloleat (EO) und Perfluorpolyether (PFPE)) in FPU erhalten.
Geringe Adhäsionskräfte von Eis
Unter ihnen zeigte die EO-Infusionsoberfläche eine bessere hydrophobe Fähigkeit, während PDMS- und PFPE-Infusionsoberflächen eine ausgezeichnete Ölhaltefähigkeit und eine lange Lebensdauer aufweisen. Alle drei Arten von SLIPS weisen verzögerte Gefriereigenschaften und geringe Eisadhäsionskräfte (weniger als 20 kPa) auf. Insbesondere die PFPE-Infusionsoberfläche hat die geringste Eisadhäsionskraft (9,9 kPa) und zeigt eine bessere Anti-Eis-Leistung als die hydrophobe Oberfläche. Die niedrige Eisadhäsionskraft bleibt auch nach 6 Gefrier-/Auftauzyklen erhalten, was die ausgezeichnete Anti-Eis-Stabilität bestätigt.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 179, Juni 2023, veröffentlicht.