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Hochdehnbare und biologisch abbaubare superamphiphobe Antifouling-Membran

Eine hochdehnbare und biologisch abbaubare superamphiphobe fluorierte Polycaprolacton (PCL-b-PTFOA)-Nanofasermembran mit einer hierarchischen porösen Oberfläche wurde durch Elektrospinnen hergestellt.
Funktionelle Beschichtung Nachhaltigkeit
Die Superamphiphobie der Membran ging bei einer Dehnung von bis zu 600 % nicht verloren.   Bildquelle: Pexels - Pixabay (Symbolbild).
Die durch Lösungsmittelverdampfung induzierte Phasentrennung und die Migration fluorierter Segmente sind dabei die Hauptgründe für die Bildung einer hierarchischen porösen Oberfläche. Die Einführung von fluorierten Segmenten (PTFOA) verbesserte die superhydrophoben und mechanischen Eigenschaften der Nanofasermembran erheblich. Die superamphiphobe Nanofasermembran konnte verschiedene Lösungen abweisen, darunter Wasser, saure, alkalische, Kaffee-, Glykol- und n-Hexan-Lösungen. Diese Lösungen wurden aufgrund der hierarchischen Porenmorphologie der Membran und des Materials mit niedriger Oberflächenenergie mit einem kleinen Wassergleitwinkel abgestoßen, was durch Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rasterkraftmikroskopie (AFM), Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie mit abgeschwächter Totalreflexion (ATR-FTIR), Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) analysiert wurde.

Ausgezeichnete enzymatische Degradation

Es wurden auch Untersuchungen zur Zugprüfung und zum enzymatischen biologischen Abbau durchgeführt. Der gleichzeitige Verstärkungs- und Zähigkeitseffekt wurde durch das Verbinden von PTFOA mit den PCL-Ketten erreicht, wodurch die Bruchdehnung von 152,97 %-678,15 % und die Zugfestigkeit von 4,11 auf 5,78 MPa zunimmt. Zusätzlich ging die Superamphiphobie der Membran bei einer Dehnung von bis zu 600 % nicht verloren. Noch wichtiger ist, dass die PCL-b-PTFOA-Nanofasermembranen einen ausgezeichneten enzymatischen Abbau mit 81,1 % Gewichtsverlust bei 37 °C für 24 h mit Aspergillus oryzae in einer Phosphatpufferlösung zeigten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die präparierte PCL-b-PTFOA-Nanofasermembran im Vergleich zu nicht abbaubaren Materialien als ein ausgezeichnet biologisch abbaubares Material mit guter Anpassungsfähigkeit an Antifouling und Selbstreinigung verwendet werden kann.

The study has been published in Progress in Organic Coatings, Volume 147, October 2020.