Superhydrophobic polymer surfaces: preparation, properties and applications

خواص سطح نقش مهمی در تعیین دوام و عملکرد کلی مواد پلیمری برای کاربردها در بسیاری از زمینه ها دارد. تحقیقات اخیر بر روی سطوح به طور طبیعی فوق آبگریز مانند برگ‌های گیاه و بال‌های حشرات به درک روشنی از رابطه نزدیک بین توپوگرافی سطح، ناهمواری، ساختار شیمیایی و آب‌گریز بودن منجر شده است. این درک منجر به افزایش چشمگیر تلاش‌های تحقیقاتی در زمینه تهیه و شناسایی سیستم‌های پلیمری با سطوح فوق آبگریز شده است. استفاده های فعلی و بالقوه چنین موادی در طیف گسترده ای از کاربردها نیز آنها را از نظر تجاری بسیار جذاب می کند.

تمرکز اصلی این کتاب ارائه یک نمای کلی از پیشرفت های جدید در مورد آماده سازی و توصیف سطوح پلیمری فوق آبگریز بسیاری از روش های مورد استفاده در تهیه سطوح پلیمری فوق آبگریز قوی و بادوام و همچنین مزایا و معایب آنها مورد بحث قرار گرفته است. رابطه نزدیک بین ترکیب پلیمری، توپوگرافی سطح میکرو/نانو سلسله مراتبی و رفتار ابرآب گریز ارائه شده است. علاوه بر جنبه‌های عملی، تأکید ویژه‌ای به بحث در مورد مبانی نظری رفتار ترشوندگی سطوح ناهموار داده می‌شود.

طبیعت راهنمای نهایی برای آماده‌سازی مواد و سطوح کاربردی است. همانطور که در این کتاب به تفصیل بحث شده است، با استفاده از رویکردهای بیومیمتیک می توان سطوح فوق آبگریز با قابلیت های جالب طراحی و تولید کرد. به نظر می رسد حیاتی ترین وظایف برای دانشمندان و مهندسان شاغل در این زمینه این باشد: (1) به وضوح رابطه بین ترکیبات سطح، توپوگرافی و خواص سطح را درک کنند. (2) توسعه روش‌های آزمایشگاهی ساده و روش‌های تجاری قابل دوام برای تولید سطوح و دستگاه‌های ابرآبگریز با تقلید از سیستم‌های طبیعی. و (iii) کاربردهای جدید را در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی نشان می‌دهد و کاربردهای تجاری برای این مواد با سطوح هوشمند و چند منظوره توسعه می‌دهد.

ما معتقدیم که این کتاب درک روشنی از مبانی نظری ابرآب هراسی همراه با راهنمایی‌های تجربی عملی ارائه می‌دهد. برای تهیه چنین سطوح پلیمری به محققان و مهندسین کاربردی که در این زمینه هیجان انگیز کار می کنند.

Surface properties have critical roles in determination of the durability and overall performance of polymeric materials for applications in many fields. Recent investigations on naturally superhydrophobic surfaces such as plant leaves and insect wings have led to clear understanding of the close relationship between surface topography, roughness, chemical structure and superhydrophobicity. This understanding has led to a dramatic increase in research efforts on the preparation and characterisation of polymeric systems with superhydrophobic surfaces. Current and potential uses of such materials in a wide range of applications also make them very attractive in a commercial sense.

The main focus of this book is to provide a comprehensive overview of the new developments regarding the preparation and characterisation of superhydrophobic polymeric surfaces. Many methods used in preparation of robust and durable superhydrophobic polymer surfaces as well as their advantages and disadvantages are discussed. The close relationship between the polymer composition, hierarchical micro/nano surface topography and superhydrophobic behaviour are provided. In addition to practical aspects, special emphasis is given to discussion of the theoretical foundations of the wetting behaviour of rough surfaces.

Nature is the ultimate guide for preparation of functional materials and surfaces. As discussed in detail in this book, using biomimetic approaches it is possible to design and produce superhydrophobic surfaces with interesting functionalities. The most critical tasks for scientists and engineers working in the field seem to be to: (i) understand clearly the relationship between surface compositions, topography and surface properties; (ii) develop simple laboratory methods and commercially viable methods to produce superhydrophobic surfaces and devices mimicking natural systems; and (iii) demonstrate novel applications in research laboratories and develop commercial applications for these materials with smart and multifunctional surfaces.

We believe that this book will provide clear understanding of the theoretical foundations of superhydrophobicity together with practical experimental guidance for preparation of such polymeric surfaces to researchers and application engineers working in this exciting field.