Медные (Cu) теплообменники часто используются в качестве конденсаторов из-за их хорошего коэффициента теплопередачи и превосходных антибактериальных свойств. Однако гидрофильность меди позволяет легко образовывать конденсат из влажного воздуха и даже замерзать или замерзать, когда эти теплообменники работают в холодных условиях. Вода или лед в теплообменнике создают подходящую среду для размножения бактерий и загрязнения поступающего воздуха [1], [2], [3]. Это требует значительных исследовательских усилий по улучшению антиобледенительных и антибактериальных характеристик этих конденсаторов.

К супергидрофобным относятся материалы с контактным углом воды (WCA) более 150° и углом скольжения по воде (WSA) менее 10° [4]. Этот тип материала может задерживать слой воздуха между каплями воды и его поверхностью, чтобы расширить термодинамический барьер обледенения [5], [6], [7]. Следовательно, супергидрофобные поверхности играют ключевую роль в предотвращении зародышеобразования льда и замедлении замерзания капли, таким образом, они обладают хорошими противообледенительными/замерзающими характеристиками [8], [9], [10]. На сегодняшний день многие методы, такие как гидротермальный синтез [11], [12], [13], лазерная абляция [14], [15], [16], [17], электрохимическое осаждение [18], [19], [ 20], анодное оксидирование [21], [22], [23] и другие методы применялись для изготовления супергидрофобных поверхностей с определенной степенью замедления обледенения [24]. В частности,

Хотя супергидрофобная поверхность может противостоять адгезии большинства бактерий [27], исследования показали, что на супергидрофобной поверхности больше шансов размножаться бактериями, чем на гладкой поверхности, когда бактерии слишком малы или гидрофобность поверхности снижается [28], [29]. . Таким образом, предполагается, что подготовка супергидрофобной поверхности с использованием антибактериальных материалов может значительно улучшить антибактериальные характеристики супергидрофобной поверхности [30]. Ионы Cu могут не только взаимодействовать с клеточной стенкой, чтобы ингибировать или разрушать мембранную структуру клетки [31], [32], но также проникать в бактериальную клетку, снижая активность белка или фермента, и, таким образом, они могут в конечном итоге денатурировать белок и разрушать его. разрушают молекулу ДНК [33], [34]. Важно, супергидрофобная поверхность, приготовленная из меди или ее соединений, обладает хорошими антибактериальными свойствами. Например, Cu, нанесенная на поверхность шпона [35], и цирконий [36] проявляют супергидрофобные свойства и существенно снижают адгезивную активность бактерий in vitro.

Однако наночастицы (НЧ) Cu нестабильны на открытом воздухе, вследствие чего редко используются в практических приложениях. Как чувствительный к видимому свету полупроводниковый материал p-типа [37], оксид меди может образовывать свободные радикалы со стерилизующей способностью при воздействии солнечного света, поэтому на самом деле он проявляет лучшие антибактериальные свойства, чем Cu [38], [39], [40]. ], [41]. Например, Subhadarshini et al. [42] использовали метод электрохимического осаждения для получения нанолепестков Cu 2 O на медной фольге, и эта поверхность показала отличные супергидрофобные свойства и лучшие антибактериальные свойства, чем сырая медная фольга. Махмуди и др. [43] использовали метод термического окисления для получения нанопроволок CuO (ННК) in situ на медной фольге, которая проявляла лучшую антибактериальную активность, чем необработанная медная фольга.

Метод лазерной абляции предлагает такие преимущества, как высокая эффективность и низкий уровень загрязнения, и подходит для крупномасштабного производства. Лазерная абляция может создать текстуру поверхности на подложке Cu, а затем преобразовать поверхность в супергидрофобное состояние путем модификации поверхности [44], [45]. В этом исследовании, направленном на улучшение антибактериальных и противообледенительных характеристик меди, ультрафиолетовый (УФ) лазер использовался для создания шероховатой микроструктуры поверхности и одновременного нанесения на поверхность нанооксидов меди для получения иерархической структуры микро-Cu/нанооксидов. структура поверхности. Химическая модификация использовалась для снижения поверхностного натяжения твердого тела и получения супергидрофобной поверхности. Это исследование дает новое представление о лазерной абляции металлов для защиты от обледенения, а также для антибактериального применения.