Microstrutturazione di leghe di alluminio da utilizzare come supporto per la preparazione di una LIS (Liquid Infused Surfaces)

Abstract

Negli ultimi dieci anni, numerosi studi si sono concentrati sulle superfici superidrofobiche (SHS) e sulle superfici infuse a liquido (LIS) per la loro capacità di ridurre la corrosione e per le loro caratteristiche superidrofobiche. Queste tecnologie si ispirano alla natura, prendendo spunto da piante come il loto e la Nepenthes pitcher, che presentano superfici superidrofobiche e liquid infused surfaces.La produzione di LIS e SHS coinvolge la creazione di una porosità sulla superficie che sviluppa uno strato di aria noto come plastron, conferendo caratteristiche superidrofobiche. Successivamente, la superficie viene funzionalizzata con agenti a bassa energia superficiale. La bassa energia superficiale del liquido presente nei pori della LIS crea proprietà superidrofobiche, agendo come barriera tra il metallo e l'ambiente, impedendo la condensazione, l'infiltrazione di acqua e la formazione di biofouling.Le superfici LIS mostrano una minore degradazione della funzionalizzazione rispetto alle superfici SHS, in quanto lo strato d'aria delle SHS viene rapidamente sostituito dalla soluzione acquosa nell'ambiente marino.Lo studio in questione mira a microstrutturare diverse leghe di alluminio per creare superfici adatte alla realizzazione di LIS. Vengono confrontati i comportamenti di diversi campioni che sono stati sottoposti a strutturazione mediante etching chimico, analizzandone la morfologia tramite SEM e lo sviluppo della corrosione tramite analisi di impedenza elettrochimica. Sulla base di questi dati, sono stati selezionati i materiali con le migliori prestazioni per la realizzazione di LIS, confermate dalla valutazione dell'idrofobicità tramite misure di angolo di contatto e isteresi di advancing e receding.

In the last ten years, numerous studies have focused on superhydrophobic surfaces (SHS) and liquid-infused surfaces (LIS) for their ability to reduce corrosion and their superhydrophobic characteristics. These technologies are inspired from plants such as the lotus and Nepenthes pitcher, which exhibit superhydrophobic and liquid-infused surfaces. The production of LIS and SHS involves creating porosity on the surface, developing an air layer known as the plastron, which imparts superhydrophobic characteristics. Subsequently, the surface is functionalized with low surface energy agents. The low surface energy of the liquid within the pores of the LIS imparts superhydrophobic properties, acting as a barrier between the metal and the environment, preventing condensation, water infiltration, and biofouling formation.LIS surfaces exhibit less degradation of functionalization compared to SHS surfaces, as the air layer in SHS is quickly replaced by the aqueous solution in the marine environment. The aim of this study is to microstructure various aluminum alloys to create surfaces suitable for LIS realization. The behaviors of different samples subjected to chemical etching for surface structuring are compared, analyzing morphology through SEM and corrosion development through electrochemical impedance analysis. Based on these data, materials with the best performance for LIS realization are selected, confirmed by evaluating hydrophobicity through contact angle measurements and advancing/receding angle hysteresis.