О важности подбора режима гидрофобизации для получения стойких супергидрофобных покрытий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Описан способ получения супергидрофобных покрытий на поверхности вольфрама и сплава алюминия Д16 с использованием наносекундной лазерной обработки с последующим химическим осаждением фтороксисилана из паровой фазы. На примере алюминия и вольфрама показано, что для получения химически стойких покрытий необходим подбор режима подготовки образцов для нанесения гидрофобизатора индивидуально для каждого материала. Варьирование временем предварительной обработки поверхности в кислородной плазме позволяет контролируемо изменять плотность поверхностных адсорбционных центров и управлять химической стойкостью слоя гидрофобного агента, а, значит, и покрытия в целом. На исследованных металлах получены супергидрофобные покрытия с углами смачивания более 170°, сохраняющимися при длительном непрерывном контакте с водными средами.

Об авторах

Е. А. Кузина

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: kuzina.katya26.01@gmail.com
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

Ф. Ш. Омран

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: kuzina.katya26.01@gmail.com
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

А. М. Емельяненко

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: kuzina.katya26.01@gmail.com
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

Л. Б. Бойнович

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzina.katya26.01@gmail.com
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

Список литературы

  1. Rico V., Mora J., García P., Agüero A., Borrás A., González-Elipe A.R., López-Santos C. Robust anti-icing superhydrophobic aluminum alloy surfaces by grafting fluorocarbon molecular chains // Applied Materials Today. 2020. V. 21. P. 100815. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100815
  2. Piscitelli F., Chiariello A., Dabkowski D., Corraro G., Marra F., Di Palma L. Superhydrophobic coatings as anti-icing systems for small aircraft // Aerospace. 2020. V. 7. № 1. P. 2. https://doi.org/10.3390/aerospace7010002
  3. Balordi M., Cammi A., De Magistris G.S., Chemelli C. Role of micrometric roughness on anti-ice properties and durability of hierarchical super-hydrophobic aluminum surfaces // Surface and Coatings Technology. 2019. V. 374. P. 549–556. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.06.001
  4. Rasitha T.P., Vanithakumari S.C., Krishna D.N.G., George R.P., Srinivasan R., Philip J. Facile fabrication of robust superhydrophobic aluminum surfaces with enhanced corrosion protection and antifouling properties // Progress in Organic Coatings. 2022. V. 162. P. 106560. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106560
  5. Trávníčková E., Pijakova B., Marešová D., Bláha L. Antifouling performance of photocatalytic superhydrophobic coatings against Klebsormidium alga // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2020. V. 8. № 5. P. 104153. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104153
  6. Xu S., Wang Q., Wang N., Zheng X. Fabrication of su-perhydrophobic green surfaces with good self-cleaning, chemical stability and anti-corrosion properties // Journal of Materials Science. 2019. V. 54. № 19. P. 13006–13016. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03789-x
  7. Уколов А.И., Попова Т.Н. Эффективность применения коммерческих супергидрофобных покрытий в приложениях морской индустрии // Колло-ид. журн. 2022. Т. 84. № 4. С. 475–487. https://doi.org/10.31857/S0023291222040115
  8. Yao W., Liang W., Huang G., Jiang B., Atrens A., Pan F. Superhydrophobic coatings for corrosion protection of magnesium alloys // Journal of Materials Science & Technology. 2020. V. 52. P. 100–118. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.02.055
  9. Lu Y., Guan Y., Li Y., Yang L., Wang M., Wang Y. Nanosecond laser fabrication of superhydrophobic surface on 316L stainless steel and corrosion protection application // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020. V. 604. P. 125259. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125259
  10. Коляганова О.В., Дуридивко М.О., Климов В.В., Ле М.Д., Харламов В.О., Брюзгин Е.В., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Высоко- и супергидрофобные покрытия на основе льняного масла и сополимеров глицидилметакрилата и (фтор)алкилметакрилатов для поверхности древесины // Коллоид. журн. 2022. Т. 84. № 4. С. 421–432. https://doi.org/10.31857/S0023291222040073
  11. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M. The behaviour of fluoro- and hydrocarbon surfactants used for fabrication of superhydrophobic coatings at solid/water interface // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2015. V. 481. P. 167–175. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2015.05.003
  12. Kulinich S.A., Honda M., Zhu A.L., Rozhin A.G., Du X.W. The icephobic performance of alkyl-grafted aluminum surfaces // Soft Matter. 2015. V. 11. № 5. P. 856–861. https://doi.org/10.1039/C4SM02204A
  13. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M., Pashinin A.S. Analysis of long-term durability of superhydrophobic properties under continuous contact with water // ACS Applied Materials & Interfaces. 2010. V. 2. № 6. P. 1754–1758. https://doi.org/10.1021/am100241s
  14. Zhang C., Liang F., Zhang W., Liu H., Ge M., Zhang Y., Tang Y. Constructing mechanochemical durable and self-healing superhydrophobic surfaces // ACS Omega. 2020. V. 5. № 2. P. 986–994. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03912
  15. Boinovich L.B., Modin E.B., Sayfutdinova A.R., Emelyanenko K.A., Vasiliev A.L., Emelyanenko A.M. Combination of functional nanoengineering and nanosecond laser texturing for design of superhydrophobic aluminum alloy with exceptional mechanical and chemical properties // ACS Nano. 2017. V. 11. № 10. P. 10113–10123. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b04634
  16. Sebastian D., Yao C.W., Lian I. Mechanical durability of engineered superhydrophobic surfaces for anti-corrosion // Coatings. 2018. V. 8. № 5. P. 162. https://doi.org/10.3390/coatings8050162
  17. Рудакова А.В. Фотоиндуцированное изменение гидрофильности поверхности тонких пленок // Коллоид. журн. 2021. Т. 83. № 1. С. 3–34. https://doi.org/10.31857/S0023291221010109
  18. Sataeva N.E., Boinovich L.B., Emelyanenko K.A., Domantovsky A.G., Emelyanenko A.M. Laser-assisted processing of aluminum alloy for the fabrication of superhydrophobic coatings withstanding multiple degradation factors // Surface and Coatings Technology. 2020. V. 397. P. 125993. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125993
  19. Latthe S.S., Sutar R.S., Kodag V.S., Bhosale A.K., Kumar A.M., Sadasivuni K.K., Liu S. Self-cleaning supe-rhydrophobic coatings: Potential industrial applications // Progress in Organic Coatings. 2019. V. 128. P. 52–58. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.12.008
  20. Ijaola A.O., Farayibi P.K., Asmatulu E. Superhydrophobic coatings for steel pipeline protection in oil and gas industries: a comprehensive review // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. V. 83. P. 103544. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2020.103544
  21. Кузина Е.А., Емельяненко К.А., Домантовский А.Г., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Получение стойких супергидрофобных покрытий на поверхности краски с применением лазерной обработки и нанесения гидрофобизатора // Коллоид. журн. 2022. Т. 84. № 4. С. 453–464. https://doi.org/10.31857/S0023291222040097
  22. Zheng H., Ou J.Z., Strano M.S., Kaner R.B., Mitchell A., Kalantar-zadeh K. Nanostructured tungsten oxide-properties, synthesis, and applications // Adv. Funct. Mater. 2011. V. 21. № 12. P. 2175–2196. https://doi.org/10.1002/adfm.201002477

Дополнительные файлы


© Е.А. Кузина, Ф.Ш. Омран, А.М. Емельяненко, Л.Б. Бойнович, 2023