바이오 숯 제작

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9453(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 볏짚 바이오매스를 이용한 바이오 숯 BC와 코발트-바이오 숯 나노복합체 Co-BC의 합성을 위한 친환경적이고 손쉬운 공정을 보고합니다. 우리는 니켈로 변형된 바이오 숯(Ni@BC)과 코발트-바이오 숯 나노복합체로 변형된 니켈(Ni@Co-BC)의 정전위 전착을 사용하여 강철 기판에 두 개의 초소수성 코팅을 구축한 다음, 이 코팅을 에탄올성 스테아르산 용액에 담갔습니다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 스테아르산 그래프트 Ni@BC 코팅인 Ni@BC@SA와 스테아르산 그래프트 Ni@Co-BC 복합재 Ni@Co-BC@SA가 강철 표면에 잘 그래프트되어 있음을 보여주었습니다. . 주사전자현미경을 통해 초소수성 코팅이 나노규모의 특징을 갖고 있음이 밝혀졌습니다. 원자력 현미경 결과에 따르면 Ni@Co-BC@SA 코팅은 Ni@BC@SA보다 거칠기가 높아 초소수성이 더 높은 것으로 나타났습니다. Ni@BC@SA 및 Ni@Co-BC@SA 코팅의 물 접촉각은 각각 161° 및 165°인 반면, 두 코팅의 물 미끄럼각 값은 각각 3.0° 및 1.0°였습니다. 스케일 억제 효율을 정량적으로 평가한 결과, Ni@Co-BC@SA 코팅이 Ni@BC@SA 코팅에 비해 더 높은 효율을 나타내는 것으로 나타났습니다. 또한 Ni@Co-BC@SA 코팅은 Ni@BC@SA 코팅에 비해 향상된 내식성, UV 저항성, 기계적 마모 저항성 및 화학적 안정성을 보여주었습니다. 이러한 결과는 Ni@Co-BC@SA 코팅의 우수한 성능과 강철 기판을 위한 매우 효과적이고 내구성이 뛰어난 초소수성 코팅으로서의 잠재력을 강조합니다.

연꽃 잎에서 영감을 얻은 여러 합성 초소수성 SHP 표면에 대한 광범위한 산업 응용이 예상됩니다1. SHP 표면은 물 접촉각(WCA)이 150° 이상이고 물 미끄럼 각도(WSA)가 10° 미만인 매우 발수성 표면입니다2,3. 기초 연구와 실제 적용 모두에서 SHP 표면의 중요성으로 인해 많은 관심을 받았습니다. 표면 습윤 거동이 거친 표면과 다양한 표면 에너지의 조합에 의해 결정된다는 것은 상식입니다. 표면 에너지가 낮은 거친 표면은 일반적으로 SHP인 반면, 표면 에너지가 높은 거친 표면은 일반적으로 초친수성입니다. 플루오로실란이나 플루오로카본 분자와 같은 과불소화 화합물은 역사적으로 매우 낮은 표면 에너지로 인해 낮은 표면 에너지 재료로 사용되어 왔습니다4,5. 그러나 이러한 장쇄 플루오로카본을 사용하면 지속성, 생체 확대 및 생체 축적5,6,7,8,9을 포함하여 매우 유해한 부작용이 있음이 입증되었습니다. 따라서 특히 환경 안전에 대한 우려가 있는 경우 이러한 특성을 갖춘 SHP 표면을 설계하는 것이 어려울 수 있습니다. 결과적으로 SHP 표면을 생산하기 위한 저비용, 환경 친화적인 절차 및 재료를 개발하는 것이 필수적입니다.

SHP 표면은 내식성, UV 저항성, 오일-물 분리 기술 등을 포함하여 광범위한 용도를 가지고 있습니다.11,12,13,14,15,16,17,18. 전착, 전기화학적 양극산화, 양극산화 등을 포함하여 SHP 코팅 개발을 위한 여러 기술이 제시되었습니다. 단순성, 저온 절차, 깨끗하고 저렴하며 조정 가능한 나노 구조로 인해 전착은 인공 SHP 표면을 설계하는 훌륭한 방법입니다. 탄소강은 저렴한 비용과 우수한 기계적 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 가장 많이 활용되는 건축자재입니다. 이는 금속 처리, 건축, 교량, 화학 처리, 석유 생산 및 해양 응용 장비에 막대한 양으로 사용됩니다. 이러한 조건에서 철강 부식과 부식 억제는 복잡한 공정 문제입니다. 부식은 일반적으로 경제 및 안전에 영향을 미치는 우리 사회의 가장 중요한 문제 중 하나로 간주됩니다29,30,31. 강철 표면은 다양한 방법을 사용하여 보호할 수 있으며, 강철 내식성을 크게 향상시키는 SHP 코팅의 개발은 가장 중요한 것 중 하나입니다.