润滑剂稳定性及含滑润液的ZnO纳米结构表面抗生物污性能的界面能分析

《Surfaces》：Interfacial Energy Analysis of Lubricant Stability and Anti-Biofouling Performance of Slippery Liquid-Infused ZnO Nanostructured Surfaces

　　

摘要

本文通过热力学和界面能量分析，研究了润滑剂在具有滑动液浸渍纳米结构的表面（SLIPSs）上的稳定性和抗生物污染性能。采用电化学沉积方法，在带有和不带有ZnO种子层的氧化铟锡（ITO）基底上制备了ZnO纳米棒，并随后将其浸渍在基于PDMS的硅油中。有种子层辅助的生长过程产生了密集排列且垂直对齐的ZnO纳米棒。界面能量分析表明，所制备的SLIPSs满足抵抗水诱导的润滑剂位移的标准（ΔE₂ = 64.14 mJ·m^?2），这说明润滑剂具有较好的保持能力；而无种子层的表面则表现出较低的润滑剂稳定性。与此预测一致，有种子层辅助的SLIPSs在2500转/分钟的旋转测试中仍能保持液滴的流动性，尽管滑动速度降低表明其滑动性能有所下降。使用大肠杆菌（XL1-Blue）进行的抗生物污染评估显示，SLIPSs有效抑制了细菌的附着，24小时培养后表面细菌覆盖率降至0.3%以下。相比之下，未经处理的ITO和ZnO纳米棒的细菌覆盖率分别为50.8%和54.6%。后续的表面自由能分析表明，润滑剂的浸渍使粘附功降低了77.92 mJ·m^?2。这些发现有助于理解控制SLIPSs上润滑剂保持和细菌附着的界面相互作用机制。