SUPERHYDROPHOBIC COATING BASED ON EP-140 EPOXY ENAMEL: A STUDY OF MECHANICAL ENDURANCE UNDER EXTERNAL ACTIONS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this study, the mechanical durability of a superhydrophobic coating fabricated on the basis of industrial epoxy enamel EP-140 was investigated. To achieve a superhydrophobic state, the applied coating was modified by pulsed laser texturing and fluorosilane chemisorption. The aim of the research was to evaluate the coating’s resistance to various mechanical loads typical for outdoor use: prolonged water contact, exposure to high-speed water jets, abrasive wear from falling sand, and multiple removals of adhesive tape. It was shown that the combined approach used in superhydrophobic treatment not only provides high water repellency but also significant resistance to degradation. Experiments revealed only a slight decrease in wetting characteristics, while the heterogeneous wetting regime was maintained, confirming that the coating retains its functionality even under extreme mechanical impacts. The obtained data indicate the promising application of the developed coating in industries that require a combination of high wear resistance and cost-effectiveness.

About the authors

E. A. Kuzina

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, bld. 4, 119071 Russia; Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, bld. 4, 119071 Russia; Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, bld. 4, 119071 Russia

M. A. Teplonogova

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, 119071 Russia

A. V. Buglak

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, bld. 4, 119071 Russia

K. A. Emelyanenko

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: emelyanenko.kirill@gmail.com
Moscow, Leninskiy Prospekt, 31, bld. 4, 119071 Russia

References

  1. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M. Hydrophobic materials and coatings: principles of design, properties and applications // Russ. Chem. Rev. 2008. V. 77. № 7. P. 583–600. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n07ABEH003775
  2. Tian X., Verho T., Ras R.H.A. Moving superhydrophobic surfaces toward real-world applications // Science. 2016. V. 352. № 6282. P. 142–143. https://doi.org/10.1126/science.aaf2073
  3. Darmanin T., Guittard F. Recent advances in the potential applications of bioinspired superhydrophobic materials // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 39. P. 16319–16359. https://doi.org/10.1039/C4TA02071E
  4. Jeevahan J., Chandrasekaran M., Britto Joseph G., Durairaj R.B., Mageshwaran G. Superhydrophobic surfaces: a review on fundamentals, applications, and challenges // J. Coat. Technol. Res. 2018. V. 15. № 2. P. 231–250. https://doi.org/10.1007/s11998-017-0011-x
  5. Milionis A., Loth E., Bayer I.S. Recent advances in the mechanical durability of superhydrophobic materials // Adv. Colloid Interface Sci. 2016. V. 229. P. 57–79. https://doi.org/10.1016/j.cis.2015.12.007
  6. Verho T., Bower C., Andrew P., Franssila S., Ikkala O., Ras R.H.A. Mechanically durable superhydrophobic surfaces // Adv. Mater. 2011. V. 23. № 5. P. 673–678. https://doi.org/10.1002/adma.201003129
  7. Кузина Е.А., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Супергидрофобизация окрашенных поверхностей для повышения их защитных свойств и придания новых функциональных свойств материалам // Доклады Академии Наук Серия химическая. 2025. № 1.
  8. Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Application of dynamic thresholding of video images for measuring the interfacial tension of liquids and contact angles // Instruments and Experimental Techniques. 2002. V. 45. № 1. P. 44–49. https://doi.org/10.1023/A:1014544124713
  9. Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Analysis of wetting as an efficient method for studying the characteristics of coatings and surfaces and the processes that occur on them: A review // Inorg. Mater. 2011. V. 47. № 15. P. 1667–1675. https://doi.org/10.1134/S0020168511150064
  10. Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Применение цифровой обработки видеоизображений для определения параметров сидящих и висящих капель // Коллоидный журнал. 2001. Т. 63. № 2. С. 178–193.
  11. Кузина Е.А., Омран Ф.Ш., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. О важности подбора режима гидрофобизации для получения стойких супергидрофобных покрытий // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85. № 1. С. 63–67. https://doi.org/10.31857/S0023291222600614
  12. He S., Chen J., Lu Y., Huang S., Feng K. Enhanced waterproof performance of superhydrophobic SiO2/PDMS coating // Prog. Org. Coat. 2024. V. 197. P. 108845. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108845
  13. Kumar A., Meena M.K. Fabrication of durable corrosion-resistant polyurethane/SiO2 nanoparticle composite coating on aluminium // Colloid Polym. Sci. 2021. V. 299. № 6. P. 915–924. https://doi.org/10.1007/s00396-021-04814-9
  14. Mousavi S.M.A., Pitchumani R. A comparative study of mechanical and chemical durability of non-wetting superhydrophobic and lubricant-infused surfaces // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 643. P. 128711. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.128711
  15. Li T., Lu C., Yuan Z., Liu C., Li Y., Liu Y. Mechanical stability and anti-icing performance of robust aluminum-based superhydrophobic coating // Surface Technology. 2022. V. 51. № 11. P. 385–394. https://doi.org/10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.036
  16. Golubitchenko T.V., Emelyanenko K.A., Krasovsky V.G., Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Are the imidazole ionic liquids suitable lubricants for slippery coatings? // Langmuir. 2025. V. 41. № 4. P. 2724–2734. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c04543
  17. Kuzina E.A., Emelyanenko K.A., Teplonogova M.A., Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Durable superhydrophobic coatings on tungsten surface by nanosecond laser ablation and fluorooxysilane modification // Materials. 2025. V. 16. № 1. P. 196. https://doi.org/10.3390/ma16010196
  18. Liu J.J., He C.Y., Liu B.H., Wang Z.Q., Zhao S.J., Lu Z.W., Zhang Y.Z., Tang Z.Q., Gao X.H., Aday X. A robust photo-thermal and electro-thermal superhydrphobic surface for all-weather anti-icing/deicing // Chem. Eng. J. 2024. V. 489. P. 151338. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151338
  19. Zhou X., Ou J., Hu Y., Wang F., Fang X., Li W., Chini S.F., Amirfazli A. Robust superhydrophobic coating for photothermal anti-icing and de-icing via electrostatic powder spraying // Prog. Org. Coat. 2024. V. 197. P.108778. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108778
  20. Deng X., Mammen L., Zhao Y., Lellig P., Müllen K., Li C., Butt H.J., Vollmer D. Transparent, thermally stable and mechanically robust superhydrophobic surfaces made from porous silica capsules // Adv. Mater. (Weinheim). V. 23. № 26. P. 2962–2965. https://doi.org/10.1002/adma.201100410
  21. Birlik Demirel G., Aygül E. Robust and flexible superhydrophobic/superoleophilic melamine sponges for oil-water separation // C Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2019. V. 577. P. 613–621. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.05.081
  22. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M., Ivanov V.K., Pashinin A.S. Durable icephobic coating for stainless steel // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. № 7. P. 2549–2554. https://doi.org/10.1021/am3031272
  23. Allahdini A., Jafari R., Momen G. Transparent non-fluorinated superhydrophobic coating with enhanced anti-icing performance // Prog. Org. Coat. 2022. V. 165. P. 106758. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.106758

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».