Superhydrophobe Oberfläche nach dem Vorbild einer Pfauenfeder
In einer kürzlich veröffentlichten Arbeit wurden UV-gehärtete elektroaktive Polyurethanacrylat (EPU)-Materialien mit der superhydrophoben Oberflächenstruktur einer biomimetischen Pfauenfeder hergestellt und in Korrosionsschutzbeschichtungen eingesetzt.
Zunächst wurden Amin-verkappte Anilin-Trimere (ACAT) und Vinyl-verkappte Anilin-Trimere (VCAT) synthetisiert und durch 1H-Kernresonanzspektroskopie (NMR), Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) und Massenspektroskopie charakterisiert. Polyurethanacrylat (PUA) wurde synthetisiert und durch 1H-NMR- und FTIR-Spektroskopie charakterisiert. EPU wurde dann durch UV-Härtung von PUA mit 0, 1, 3 und 5 Gew.-% VCAT (EPU0, EPU1, EPU3 bzw. EPU5) hergestellt und mittels FTIR charakterisiert. Die Redox-Fähigkeiten der so hergestellten EPU-Serie wurden durch zyklische Voltammetrie-Studien untersucht.
EPU mit einer höheren VCAT-Beladung (EPU5) zeigten eine bessere Korrosionsschutzleistung als solche mit niedrigeren VCAT-Beladungen (EPU0, EPU1 und EPU3), basierend auf einer Reihe von elektrochemischen Korrosionsmessungen aufgrund der Bildung einer dichten Metalloxidschicht, wie durch Raman-Spektroskopie nachgewiesen wurde. Darüber hinaus wurde EPU5 mit der Oberflächenstruktur einer biomimetischen Pfauenfeder (bezeichnet als BEPU5) im Nanogussverfahren mit Polydimethylsiloxan als flexiblem, transparentem Negativmaterial hergestellt. Die Oberflächenmorphologie und Benetzbarkeit von BEPU5 wurde mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie und der Kontaktwinkelanalyse (CA) untersucht. Der Kontaktwinkel von BEPU5 erhöhte sich deutlich auf 145° im Vergleich zu 63° bei EPU5.
Massiver Anstieg des Kontaktwinkels
Dieser massive Anstieg des Kontaktwinkels deutet auf effiziente superhydrophobe Eigenschaften hin, die durch die biomimetische Pfauenfeder hervorgerufen wurden und zu einer hervorragenden Korrosionsschutzleistung über kurze und lange Zeiträume führten, wie eine Reihe von elektrochemischen Korrosionsmessungen ergab. Den Forschern zufolge ist ihre Studie die erste ihrer Art, die eine biomimetische Feder mit einer massiven Steigerung der superhydrophoben Eigenschaften herstellt, was die biomimetischen industriellen Beschichtungstechnologien im Hinblick auf bessere Korrosionsschutzschichten revolutionieren dürfte
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 165, April 2022 veröffentlicht.