Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang
ISSN: 2161-0398
ISSN: 2161-0398
Yizhou Shen, Yu Wu, Jie Tao, Zhengwei Wu
Vereisungsschutz-/eisabweisende Beschichtungen, die typischerweise in Form funktionaler Oberflächenmaterialien aufgetragen werden, gelten als ideale Lösung für Vereisungsprobleme im Alltag und in der industriellen Produktion. Die Anwendungsmöglichkeiten von Vereisungsschutzbeschichtungen sind jedoch durch zwei wesentliche Herausforderungen stark eingeschränkt: die Bindungsstärke mit Substraten und die Stabilität der hohen Vereisungsschutzleistung. Hier haben wir eine Art Hochleistungsbeschichtung aus superhydrophober Fluorkieselsäure (F-SiO 2 ) @Polydimethylsiloxan (PDMS) entwickelt und hergestellt und dabei die Verbesserung der Bindungsstärke mit Substraten und die Aufrechterhaltung der hohen Vereisungsschutzleistung weiter betont. Die resultierenden Beschichtungen zeigten eine ausgezeichnete Wasserabweisung mit einem Kontaktwinkel von bis zu 155,3° und einer sehr kurzen Kontaktzeit (~10,2 ms) der Aufpralltröpfchen. Bei niedrigen Temperaturen prallten die auftreffenden Tröpfchen immer noch schnell von der Beschichtungsoberfläche ab, und die superhydrophoben Beschichtungen zeigten eine mehr als fünfzigfach längere Gefrierzeit im Vergleich zu blankem Aluminium. Die Eishaftungsstärke der Beschichtungen betrug nur 26,3 kPa, was deutlich unter der von blankem Aluminium (821,9 kPa) liegt. Darüber hinaus konnten die durch anodische Oxidation erzeugten nanoporösen Strukturen die Bindungsstärke der Beschichtungen mit dem Substrat enorm verbessern, was mit einer Standardmethode (ASTM D3359) bewertet wurde. Die Vereisungsschutzeigenschaften blieben auch nach 30 Vereisungs-/Enteisungszyklen, Einweichen und Scheuern mit Säurelösung (pH = 5,6) hochstabil. Diese Arbeit kann die Vereisungsschutzbeschichtungen effektiv in Richtung einer praktischen Anwendung bringen.