エコの製作

Scientific Reports volume 12、記事番号: 10530 (2022) この記事を引用

3120 アクセス

9 引用

9 オルトメトリック

メトリクスの詳細

Ni および Ni-グラフェン、Ni-G コーティングの定電位電着とその後のステアリン酸 SA のエタノール溶液への浸漬を使用して、鋼基板上に超疎水性コーティングを作製することに成功しました。 環境に優しいバイオマス資源である稲わらを使用して高品質のグラフェンを合成しました。 ラマンスペクトルにより、製造されたグラフェンの高品質が証明されました。 フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) の結果は、ステアリン酸でグラフトされた Ni コーティング (Ni-SA)、およびステアリン酸でグラフトされた Ni-G 複合材料 (Ni-G-SA) が鋼基板上にうまく堆積されたことを示しました。 走査型電子顕微鏡 (SEM) の結果は、調製された超疎水性コーティングがマイクロナノ構造を示すことを示しました。 濡れ性の結果から、Ni-SA および Ni-G-SA コーティングの接触角 CA の値は 155.7° および 161.4° であり、両方のコーティングの滑り角 SA の値は 4.0° および 1.0° であることが明らかになりました。それぞれ。 Ni-G-SA コーティングの耐食性、化学的安定性、および機械的摩耗耐性は、Ni-SA コーティングよりも優れていることがわかりました。

非常に濡れにくい表面は、自然の最も興味深い側面の 1 つです。 粘着性が極めて低いため、自然の非湿潤性表面上の液滴は球形を形成し、瞬時に表面から転がり落ちます1。 150°を超える接触角を示す非常に撥水性の高い表面は、超疎水性表面としてよく知られています2。 超疎水性表面は、基礎科学や産業用途における重要性から多くの関心を集めています。 超疎水性表面には、油水分離 3、氷結防止 4、セルフクリーニング 5、耐食性 6、抗力低減 7、センサー 8、太陽電池 9、生物医学 10、マイクロ流体デバイス 11、防汚技術 12 など、さまざまな用途があります。 超撥水性の第一要件である表面粗さを高め、超撥水性の第二要件である表面エネルギーを下げることで、優れた撥水性を備えたさまざまな超撥水コーティングを作成できます13。 これらの特性を備えた表面を作成することは、特に環境や消費者の安全の問題が存在する場合には困難になる場合があります。 歴史的に、使用される低表面エネルギー材料は、超低表面エネルギー (約 10 mJ m−2) のため、フルオロシランやフルオロカーボン分子などの過フッ素化化合物です。 しかし、このような長鎖フルオロカーボンの使用は非常に有毒であり、残留性、生物濃縮、生物蓄積などの環境に悪影響を与えることが証明されています 2,14,15,16,17。 したがって、超疎水性表面を作製する際には、低コストで環境に優しい方法および環境に優しい材料を開発する必要がある18。 Ilker S. Bayer は最近、環境に優しい技術とワックス、脂質、タンパク質、セルロースなどの生分解性成分を使用して、超疎水性、さらには超疎油性のコーティングを製造するための多数の実行可能なアプローチを検討したレビューを発表しました。 このレビューでは、そのような進歩とそのパフォーマンスを従来のアプローチと比較して説明、評価、検証します。

超疎水性コーティングの調製には、浸漬 19、エレクトロスピニング 20、電着 6、層自己組織化 21、プラズマエッチング 4、化学蒸着 22、電気化学的陽極酸化 23、相分離 24、浸漬 25、スプレー 2、ゾルゲル法 26 など、さまざまな方法が提案されています。 電着は、低温プロセス、クリーン、低コスト、簡単さ、および制御可能なナノ構造により、人工超疎水性表面を構築するための優れた技術です6。

鋼は機械的強度が高く、比較的安価であるため、幅広い用途に使用されています。 ただし、腐食に対する高い電気化学的および化学的活性があります27,28。 一般に、腐食は経済的および安全性に影響を及ぼす社会の最も深刻な問題の 1 つとみなされています 29,30,31。 鋼の表面を保護するには、多くの保護技術を使用できます28、32。 最も重要なものの 1 つは、鋼の耐食性を大幅に向上させる超疎水性コーティングの製造です 33,34。