Kontrolle der Hydrophilie und Hydrophobie durch elektronenstrahlunterstützte Beschichtungstechnologie

Die präzise Regulierung der Oberflächenhydrophilie und -hydrophobie ist für verschiedene industrielle Anwendungen von entscheidender Bedeutung, doch aktuellen Methoden mangelt es oft an Stabilität, Präzision und Skalierbarkeit. Ein Team von Wissenschaftlern hat eine durch Elektronenstrahlbestrahlung (EBI) unterstützte Beschichtungsmethode eingeführt, die einen zuverlässigen und skalierbaren Ansatz zur Steuerung der Benetzungseigenschaften von Oberflächen bietet. Ihre Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Industrielle Chemie und Materialien.

„Unsere Studie konzentriert sich auf die Entwicklung einer skalierbaren und zuverlässigen Lösung zur Kontrolle der Hydrophilie und Hydrophobie von Oberflächen“, sagt Erstautor Haozhe Li von der Huazhong University of Science and Technology. „Herkömmliche Methoden wie chemische Modifikation und externe Stimulation stehen oft vor Herausforderungen wie begrenzter Stabilität und Präzision, was es schwierig macht, gewünschte Oberflächeneigenschaften zu erreichen.

„Ein wesentlicher Vorteil unseres Ansatzes liegt in der Nutzung der Elektronenstrahlbestrahlung (EBI) als umweltfreundliche Technologie zur Beschichtungsmodifikation. EBI arbeitet bei Raumtemperatur und sorgt für eine ultraschnelle Aushärtung, ohne dass chemische Initiatoren oder Lösungsmittel erforderlich sind. Diese Methode vereinfacht nicht nur den Beschichtungsprozess, sondern reduziert auch die Umweltbelastung, die mit herkömmlichen Techniken verbunden ist, erheblich.

Durch die Ermöglichung einer schnellen Vernetzung und Funktionalisierung erfüllt EBI die wachsende Nachfrage nach nachhaltigen Herstellungsverfahren bei gleichzeitig hoher Effizienz. Die Fähigkeit, gewünschte Oberflächeneigenschaften schnell und ohne schädliche Chemikalien zu erreichen, macht EBI zu einer transformativen Lösung für verschiedene industrielle Anwendungen.

In dieser Studie nutzte das Team Elektronenstrahlbestrahlung (EBI), um eine schnelle Aushärtung und eine präzise Kontrolle der Oberflächeneigenschaften zu ermöglichen, unter anderem durch den Einsatz der Thiol-En-Klick-Chemie. Dieser innovative Ansatz ermöglicht die gleichzeitige Pfropfung mehrerer Monomere auf feste Substrate und bietet so ein hohes Maß an Kontrolle über den Pfropfungsprozess. Durch die Anpassung der Verhältnisse verschiedener Monomere können Forscher die resultierenden Oberflächeneigenschaften mit außergewöhnlicher Präzision anpassen, was EBI zu einer leistungsstarken Methode zur Herstellung personalisierter Beschichtungen macht.

Darüber hinaus arbeitet EBI bei Raumtemperatur und sorgt für eine ultraschnelle Aushärtung, ohne dass chemische Initiatoren oder Lösungsmittel erforderlich sind. Dadurch wird der Modifikationsprozess erheblich vereinfacht und die Umweltbelastung im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsmethoden minimiert.

„Durch die Anpassung der Pfropfraten und Monomerbeladungsraten können wir die Oberflächenhydrophilie und -hydrophobie zuverlässig und reproduzierbar steuern“, sagt Li und unterstreicht das Potenzial der Methode für verschiedene Anwendungen, einschließlich der biomedizinischen Technik, wo kontrollierte Oberflächeninteraktionen unerlässlich sind.

Der wichtigste Aspekt der Studie ist, dass die EBI-gestützte Methode ein skalierbares, umweltfreundliches und hocheffizientes Verfahren zur Fahrbahnmodifikation bietet. Die Möglichkeit, Kontaktwinkel von 50° bis 155° mithilfe einer breiten Palette von Vinylmonomeren einzustellen, unterstreicht die Flexibilität dieses Ansatzes bei der Anpassung von Oberflächeneigenschaften. Die Einfachheit des Verfahrens, das weder chemische Initiatoren noch hohe Temperaturen erfordert, macht es besonders für industrielle Anwendungen geeignet.

Mit Blick auf die Zukunft möchte das Forschungsteam die Beziehung zwischen dem Elektronenstrahl-Bestrahlungsprozess und chemischen Formulierungen verfeinern. „Wir planen, eine genauere Kontrolle über die Pfropf- und Aushärtungsphasen zu etablieren, mit dem ultimativen Ziel, die Funktionalität dieser Beschichtungen für breitere industrielle Anwendungen zu erweitern“, sagt Li. Dies könnte zu neuen Entwicklungen in Bereichen wie Anti-Schadstoff-Beschichtungen führen. Wärmeübertragungssysteme und Flüssigkeitstrennungstechnologien.

Zum Forschungsteam gehören Haozhe Li, Keyan Sheng, Zhiyan Chen, Shuai Hao, Zijian Zhou, Zhenyi Zhang, Xinwen Liu, Mianzhi Xiong, Yanlong Gu und Jiang Huang von der Huazhong University of Science and Technology.