superhydrofobiciteit

Superhydrofobiciteit is een eigenschap van een oppervlak waarbij water extreem afstoot en druppels een hoge contacthoek vormen. In de praktijk gaat het vaak om een contacthoek groter dan circa 150 graden, en om druppels die bij een lage helling wegrollen. De eigenschap ontstaat meestal door een combinatie van lage oppervlaktespanning en een hiërarchische micro- en nanostructuur op het oppervlak, die het contactoppervlak met water beperkt.

In de mechanische uitleg is het belangrijk onderscheid te maken tussen de Cassie-Baxter toestand, waarin lucht tussen druppel en oppervlak blijft, en de Wenzel-toestand, waarin de druppel het ruwe oppervlak volledig volgt. Een stabiele Cassie-Baxter toestand biedt de beste afstoting; overgang naar Wenzel verlaagt de hydrofobiciteit.

Ontwerpen en materialen: natuurinspiratie zoals het lotusblad, met micro- en nanoschaal textuur en een lage-energielaag. Technisch worden ruwe oppervlakken verkregen door etsen, deposition of imprimaties, gevolgd door een laag met lage oppervlaktespanning zoals fluoropolymers of silanering. Duurzaamheid en slijtvastheid blijven een uitdaging.

Toepassingen en beperkingen: toepassingen omvatten self-cleaning oppervlakken (glazen, textiel, zonnepanelen), anti-icing, anti-fouling en wrijvingreductie in stromingstoepassingen. Beperkingen zijn beperkte duurzaamheid onder mechanische belasting, gevoeligheid voor verontreiniging, kosten en milieukundige zorgen bij sommige fluorinated coatings. Metingen gebeuren meestal met contacthoekmetingen; een contacthoek boven 150 graden en een lage hysterese (roll-off-hoek meestal onder enkele tientallen graden) duiden op superhydrofobiciteit.