Fabrication of biomimetic superhydrophobic surface based on nanosecond laser-treated titanium alloy surface and organic polysilazane composite coating

材料科学 接触角 涂层 莲花效应 超疏水涂料 润湿 表面改性 基质(水族馆) 钛合金 表面能 纳米技术 胶粘剂 复合材料 化学工程 合金 冶金 图层(电子) 有机化学 化学 工程类 地质学 原材料 海洋学
作者
Leyong Hu,Ling Zhang,Deren Wang,Xuechun Lin,Yiqing Chen
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier BV]
卷期号:555: 515-524 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2018.07.029
摘要

Superhydrophobic surfaces have shown great potential applications in many fields and attracted tremendous attention and research efforts in recent years. In this study, the nanosecond laser technology was applied on the surface of titanium alloy and then functionalized the surface by the organic polysilazane (OPZ) coating to obtain a novel biomimetic superhydrophobic surface. The lotus-leaf-like micro-nanoscale hierarchical structure have been prepared on titanium alloy surface under the combined action of pulse laser’s ablation, melting and bombardment by the nanosecond laser. By applying OPZ instead of the expensive fluorocarbon which is harmful to the environment to modify the substrate, we found that the as-synthesized surfaces exhibited outstanding water repellence (water contact angle (WCA) = 164.1°) and non-stickiness behavior (sliding angle (SA) = 1.5°), which indicates the low surface free energy of OPZ coating. Furthermore, the addition of ZnO nanoparticles into the OPZ coating significantly improves the corrosion resistance and antibacterial property of the super hydrophobic surface after laser treatment, achieving inhibition rate of 93.89% in fighting against E. coli. It is believed that the facile and low-cost method can expand the new application of superhydrophobic surface with low adhesive on titanium alloy in biomedical and anti-fouling fields.
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