Et nyt superhydrofobt nanokompositmateriale baseret på polydimethylsiloxan-polyurethan (PDMS-PU) og grafen/wolframdisulfid udviser stærk antibiologisk vedhæftning, korrosionsbestandighed og mekanisk holdbarhed uden brug af biocider.
I et nyligt studie offentliggjort i "Progress in Organic Coatings" (marts 2025, bind 200) udviklede forskere ikke-giftige superhydrofobe nanokompositbelægninger til marine anti-biofouling-applikationer. Dette nye materiale er baseret på polydimethylsiloxan-polyurethan (PDMS-PU) og fyldt med grafenoxid (GO) nanoplader fyldt med wolframdisulfid (WS2) nanostave. GO-WS2 hybridstrukturen kan forbedre overfladeruhed og dispergerbarhed og derved forbedre hydrofobicitet og anti-biologisk adhæsionsevne.
Forskerholdet anvendte en forbedret Hummers-metode og en overfladeaktivt assisteret hydrotermisk metode til at fremstille nanohybridmaterialer. Derefter blev nanofyldstofferne ultralydsblandet i polymermatrixen via ultralydsoscillation, hvilket resulterede i en ensartet fordeling af GO-WS2-partikler i belægningen og dannelsen af lagdelte mikro-/nano-ru overflader. Nanokompositmaterialet, der indeholder 2,5 vægt% fyldstof, udviser en vandkontaktvinkel på 150°, 20,4 mN/m overfladefri energi og fremragende superhydrofobicitet på grund af den strukturerede overflade, der indfanger luft.
Fremragende ydeevne mod vedhæftning og korrosion under biologisk stress
Forskerne udførte en 30-dages hæftningstest på fire almindelige marine mikroorganismer (Burkholderia rhizobia, Pseudomonas fluorescens, Aspergillus fumigatus og Candida albicans) i et laboratoriemiljø. Resultaterne viste, at PDMS-PU/GO-WS2 nanokompositter indeholdende 2,5 vægt% fyldstof udviste den laveste mikrobielle adhæsionshastighed og overfladenedbrydningshastighed med bedre ydeevne end andre formuleringer.
Ud over sine biologiske beskyttende egenskaber har denne belægning også høj mekanisk styrke og korrosionsbestandighed, hvilket gør den velegnet til langvarig brug i barske marinemiljøer. Dens ikke-svampedræbende egenskaber giver et miljøvenligt alternativ til traditionelle anti-biofouling-strategier, der er afhængige af giftige tilsætningsstoffer.