A durable, fluorine-free, and repairable superhydrophobic aluminum surface with hierarchical micro/nanostructures and its application for continuous oil-water separation

砂纸 接触角 润湿 材料科学 磨损(机械) 涂层 耐久性 超疏水涂料 聚二甲基硅氧烷 表面粗糙度 莲花效应 纳米技术 纳米结构 复合材料 化学 有机化学 原材料
作者
Sumit Barthwal,Si‐Hyung Lim
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:618: 118716-118716 被引量:114
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2020.118716
摘要

Artificial superhydrophobic surfaces have drawn a lot of attention owing to their multifunctional properties. However, the durability and environmental concerns of such surfaces are critical issues that have limited their widespread utilization in real-life applications. In this study, fluorine-free superhydrophobic aluminum surface was fabricated through a simple and cost-effective method. Its dual-scale micro-/nanostructures (MNS) was fabricated by combining chemical etching and hydrothermal processes. After modification with polydimethylsiloxane coating using a simple vapor deposition method, surface showed excellent superhydrophobicity, with a water contact angle of ~161° and sliding angle of 4°, and sustained its non-wetting properties against various food liquids. The effect of morphological change on the surface's wettability and the durability of the coating materials were investigated in sandpaper abrasion, tape-peeling, and blade-scratching tests. Compared with micro- or nanostructure surfaces, the MNS surface showed better robustness because of its dual-scale roughness. Furthermore, the abraded surface could effectively restore its superhydrophobicity after being recoated with PDMS. The surface also showed long-term superhydrophobic stability in an ambient environment for over 10 months. Finally, the method was applied to Al mesh with superhydrophobic/superoleophilic properties to separate various oil-water mixtures, yielding a high separation efficiency of up to 94% and outstanding reusability.
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