Herstellung einer superhydrophoben mikro/nanoporösen faserigen Mattenoberfläche ähnlich dem Blatt der Silber-Greiskraut-Pflanze durch Elektrospinnen

Inspiriert vom selbstreinigenden Silber-Greiskrautblatt haben wir kürzlich eine biomimetische superhydrophobe faserige Mattenoberfläche aus mikro/nanoporösen Polystyrol (PS)-Mikrofaser über Elektrospinnen hergestellt. Die raue Oberfläche der Fasern des Silber-Greiskrautblattes, mit nanometergroßen Rillen entlang der Faserachse, wurde imitiert, indem mikro- und nanostrukturierte Poren auf der Oberfläche der elektrogesponnenen Faser gebildet wurden. Die Lösungszusammensetzungsverhältnisse von Tetrahydrofuran (THF) zu N,N-Dimethylformamid (DMF) in PS-Lösungen erwiesen sich als der entscheidende Parameter, der die Oberflächenstrukturen der Fasern aufgrund der verschiedenen Phasentrennungsgeschwindigkeiten der Lösemittel von PS-Fasern während des Elektrospinnens beeinflusste. Die Kombination der hierarchischen Oberflächenrauhigkeit, die in elektrogesponnenen mikro-faserigen PS-Matten vorhanden ist, und der geringen Oberflächenfreie Energie von PS führte zu einer stabilen Superhydrophobie mit Wasserbenetzungswinkeln von bis zu 159,5° für einen 12 mg schweren Wassertropfen, was den Wert (147°) des Silber-Greiskrautblattes übersteigt. Zudem wurde festgestellt, dass die Hydrophobie der porösen PS-Mattenoberfläche mit steigender Oberflächenrauhigkeit der Mikrofaser zunahm.