Korrosionsschutz und antifouling superhydrophobe Beschichtungen
Forschende fanden heraus, dass Superhydrophobie (SHP), ein Phänomen extremer Wasserabweisung, in der Natur weit verbreitet ist und in Anwendungen wie Korrosionsschutz, Antifouling und Selbstreinigung großes Potenzial zeigt.
Superhydrophobie (SHP) ist ein unglaubliches Phänomen der extremen Wasserabweisung von Oberflächen, die in der Natur allgegenwärtig sind (z. B. Lotusblätter, Schmetterlingsflügel, Taroblätter, Mückenaugen, Beine von Wasserläufern usw.). In der Vergangenheit wurden Oberflächen, die einen Wasserkontaktwinkel (WCA) > 150° und eine Kontaktwinkelhysterese <10° aufweisen, als SHP bezeichnet. SHP-Oberflächen haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer Anwendungen in den Bereichen Korrosionsschutz, Bewuchsschutz, Selbstreinigung, Öl-Wasser-Trennung, Verringerung des viskosen Widerstandes, Vereisungsschutz usw. große Aufmerksamkeit erregt.
Da Korrosion und biologischer Bewuchs im Meer ein globales Problem darstellen, haben sich Forscher darauf konzentriert, diese Probleme mit umweltfreundlichen Beschichtungen zu bekämpfen, die sich an den natürlichen SHP-Oberflächen orientieren. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden zwar erhebliche Fortschritte bei der Herstellung verschiedener SHP-Oberflächen erzielt, doch die praktische Anpassung dieser Oberflächen für verschiedene Anwendungen wird vor allem durch die hohen Kosten, die fehlende Skalierbarkeit, die mangelnde Einfachheit, die fehlende Anpassungsfähigkeit an eine breite Palette von Substraten, die geringe mechanische Robustheit und die chemische Inertheit behindert.
Veranstaltungstipp: Korrosionsschutzbeschichtungen
Welche Prinzipien bestimmen die Korrosion von Metallen, und wie können Schutzbeschichtungen helfen, Korrosion zu verhindern? In diesem Tutorium werden die Grundlagen elektrochemischer Prozesse erläutert, und es werden typische Inhaltsstoffe und Formulierungsmerkmale von Korrosionsschutzbeschichtungen vorgestellt und diskutiert. Diese Fragen klären wir am 05. Sep 2024 online im EC Short Course „Introduction to Anticorrosive Coatings“.
SHP-Oberflächen
Trotz umfangreicher Forschungsarbeiten ist auch der genaue Mechanismus der Korrosion bzw. des Bewuchsschutzes solcher Beschichtungen nach wie vor nicht klar. In den letzten Jahren lag der Schwerpunkt der Forschung auf der Entwicklung einfacher, umweltfreundlicher, kostengünstiger, mechanisch robuster, chemisch inerter und skalierbarer Methoden zur Herstellung dauerhafter SHP-Beschichtungen auf einer Vielzahl von Oberflächen. Obwohl es einige allgemeine Übersichten über SHP-Oberflächen gibt, gibt es keine umfassende Übersicht, die sich auf SHP auf Metall- und Legierungsoberflächen mit korrosionsbeständigen und bewuchshemmenden Eigenschaften konzentriert.
Die aktuelle Übersicht bietet eine pädagogische Beschreibung mit dem notwendigen Hintergrund, den Schlüsselkonzepten, der Entstehung, den klassischen Modellen der Superhydrophobie, dem rationellen Design von SHP, der Charakterisierung von Beschichtungen, Testansätzen, Mechanismen und neuartigen Herstellungsansätzen, die derzeit für den Korrosions- und Bewuchsschutz erforscht werden, sowohl aus einer grundlegenden als auch aus einer praktischen Perspektive. Die Übersicht enthält auch eine Zusammenfassung wichtiger experimenteller Studien mit Schlüsselergebnissen und detaillierte Beschreibungen der Bewertung von Oberflächenmorphologien, chemischen Eigenschaften, mechanischen, chemischen, Korrosions- und Antifouling-Eigenschaften. Die jüngsten Entwicklungen bei der Herstellung von SHP-Cr-Mo-Stahl, Ti und Al werden vorgestellt und die neuesten Erkenntnisse über den Mechanismus des Korrosionsschutzes und der Antifouling-Eigenschaften der Beschichtung werden ebenfalls diskutiert. Darüber hinaus werden verschiedene vielversprechende Anwendungen von SHP-Oberflächen in unterschiedlichen Disziplinen diskutiert.
Quelle: Advances in Colloid and Interface Science, Band 324, Februar 2024.