Изготовление эко

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 10530 (2022 г.) Цитировать эту статью

3000 доступов

8 цитат

9 Альтметрика

Подробности о метриках

Супергидрофобные покрытия были успешно изготовлены на стальных подложках с использованием потенциостатического электроосаждения Ni и Ni-графеновых покрытий Ni-G с последующим погружением в этанольный раствор стеариновой кислоты SA. Рисовая солома, экологически чистый ресурс биомассы, была использована для синтеза высококачественного графена. Спектры комбинационного рассеяния света доказали высокое качество полученного графена. Результаты инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, FTIR, показали, что Ni-покрытие, привитое стеариновой кислотой, Ni-SA, и композит Ni-G, привитый стеариновой кислотой, Ni-G-SA, успешно осаждаются на стальную подложку. Результаты сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) показали, что полученные супергидрофобные покрытия обладают микронаноструктурами. Результаты смачивания показали, что значения углов смачивания CAs для покрытий Ni-SA и Ni-G-SA составляют 155,7° и 161,4°, а значения углов скольжения SAs для обоих покрытий составляют 4,0° и 1,0°. соответственно. Было обнаружено, что коррозионная стойкость, химическая стабильность и стойкость к механическому истиранию покрытия Ni-G-SA выше, чем у покрытия Ni-SA.

Чрезвычайно несмачиваемые поверхности являются одним из наиболее интересных аспектов природы. Благодаря чрезвычайно низкой липкости капли жидкости на натуральных несмачиваемых поверхностях образуют сферическую форму и мгновенно скатываются с поверхности1. Чрезвычайно водоотталкивающие поверхности с углом контакта более 150° известны как супергидрофобные поверхности2. Супергидрофобные поверхности вызвали большой интерес из-за их важности в фундаментальной науке и промышленном применении. Супергидрофобные поверхности имеют множество применений, таких как разделение масла и воды3, защита от обледенения4, самоочистка5, коррозионная стойкость6, снижение сопротивления7, датчики8, солнечные элементы9, биомедицина10, микрофлюидные устройства11 и технологии предотвращения обрастания12. Различные супергидрофобные покрытия с замечательными водоотталкивающими свойствами могут быть созданы за счет повышения шероховатости поверхности, что является первым требованием супергидрофобности, и снижения поверхностной энергии, что является вторым требованием супергидрофобности13. Создание поверхности с такими характеристиками может оказаться сложной задачей, особенно при наличии проблем с точки зрения экологии и безопасности потребителей. Исторически сложилось так, что используемым материалом с низкой поверхностной энергией являются перфторированные соединения, включая фторсиланы или молекулы фторуглеродов, из-за их сверхнизкой поверхностной энергии (≈ 10 мДж м-2)14. Однако было доказано, что использование таких длинноцепочечных фторуглеродов очень токсично и имеет негативные последствия для окружающей среды, такие как стойкость, биомагнификация и биоаккумуляция2,14,15,16,17. Следовательно, существует необходимость в разработке недорогих, экологически чистых методов и экологически чистых материалов для изготовления супергидрофобных поверхностей18. Илкер С. Байер недавно опубликовал обзор, в котором рассматривались многочисленные жизнеспособные подходы к изготовлению супергидрофобных и даже суперолеофобных покрытий с использованием экологически чистых технологий и биоразлагаемых компонентов, таких как воски, липиды, белки и целлюлоза14. В этом обзоре объясняются, оцениваются и анализируются такие достижения и их эффективность по сравнению с традиционными подходами.

Для получения супергидрофобных покрытий были предложены различные методы, в том числе погружение19, электроспиннинг20, электроосаждение6, самосборка слоев21, плазменное травление4, химическое осаждение из паровой фазы22, электрохимическое анодное окисление23, фазовое разделение24, окунание25, напыление2 и золь-гель методы26. Электроосаждение является отличным методом создания искусственных супергидрофобных поверхностей благодаря низкотемпературному процессу, чистоте, низкой стоимости, простоте и контролируемой наноструктуре6.

Сталь имеет широкий спектр применения благодаря высокой механической прочности и относительно невысокой цене. Однако он обладает высокой электрохимической и химической активностью в отношении коррозионного воздействия27,28. В целом, коррозия считается одной из наиболее серьезных проблем нашего общества, имеющей последствия для экономики и безопасности29,30,31. Для защиты стальных поверхностей можно использовать множество защитных методов28,32; одним из наиболее важных является изготовление супергидрофобных покрытий, которые значительно повышают коррозионную стойкость стали33,34.