Kupferwärmetauscher (Cu) werden aufgrund ihres guten Wärmeübergangskoeffizienten und ihrer hervorragenden antibakteriellen Eigenschaft häufig als Kondensatoren verwendet. Aufgrund der Hydrophilie von Cu kann es jedoch leicht zur Bildung von Kondenswasser aus feuchter Luft und sogar zu Frost oder Frost kommen, wenn diese Wärmetauscher in kalten Umgebungen betrieben werden. Das Wasser oder Eis im Wärmetauscher bietet eine geeignete Umgebung, um Bakterien zu züchten und die einströmende Luft zu verunreinigen [1], [2], [3]. Dies erfordert erhebliche Forschungsanstrengungen zur Verbesserung der Aspekte sowohl der Vereisungsschutz- als auch der antibakteriellen Leistung dieser Kondensatoren.

Als superhydrophobe Materialien gelten Materialien mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von mehr als 150° und einem Wassergleitwinkel (WSA) von weniger als 10° [4]. Diese Art von Material kann eine Luftschicht zwischen Wassertröpfchen und seiner Oberfläche einschließen, um die thermodynamische Barriere der Vereisung zu erweitern [5], [6], [7]. Folglich spielen superhydrophobe Oberflächen eine Schlüsselrolle bei der Verhinderung der Eiskeimbildung und der Verzögerung des Gefrierens des Tröpfchens und weisen daher eine gute Anti-Eis-/Frostleistung auf [8], [9], [10]. Bis heute sind viele Techniken wie hydrothermale Synthese [11], [12], [13], Laserablation [14], [15], [16], [17], elektrochemische Abscheidung [18], [19], [ 20], anodische Oxidation [21], [22], [23] und andere Methoden wurden verwendet, um superhydrophobe Oberflächen mit einem gewissen Grad an Vereisungsverzögerung herzustellen [24]. Insbesondere,

Obwohl die superhydrophobe Oberfläche der Adhäsion der meisten Bakterien widerstehen kann [27], haben Studien gezeigt, dass die superhydrophobe Oberfläche mit größerer Wahrscheinlichkeit Bakterien züchtet als die glatte Oberfläche, wenn die Bakterien zu klein sind oder die Hydrophobie der Oberfläche abnimmt [28], [29] . Daher wird spekuliert, dass die Herstellung einer superhydrophoben Oberfläche unter Verwendung antibakterieller Materialien die antibakterielle Leistung der superhydrophoben Oberfläche erheblich verbessern kann [30]. Cu-Ionen können nicht nur mit der Zellwand interagieren, um die Membranstruktur der Zelle zu hemmen oder zu zerstören [31], [32], sondern auch in die Bakterienzelle eindringen, um die Protein- oder Enzymaktivität zu reduzieren, und so letztendlich Proteine ​​​​und denaturieren zerstören DNA-Moleküle [33], [34]. Wichtig ist, Die mit Cu oder seinen Verbindungen hergestellte superhydrophobe Oberfläche weist gute antibakterielle Eigenschaften auf. Beispielsweise weist Cu, das sich auf der Oberfläche des Veneers ablagert [35], und Zirkonium [36] superhydrophobe Eigenschaften und eine deutliche Verringerung der bakteriellen Adhäsionsaktivität in vitro auf.

Allerdings sind Cu-Nanopartikel (NPs) an der Luft instabil und werden daher in der Praxis kaum eingesetzt. Als für sichtbares Licht empfindliches Halbleitermaterial vom p-Typ [37] kann Kupferoxid bei Sonneneinstrahlung freie Radikale mit sterilisierender Wirkung erzeugen und weist daher tatsächlich bessere antibakterielle Eigenschaften auf als Cu [38], [39], [40]. ], [41]. Beispielsweise haben Subhadarshini et al. [42]verwendete ein elektrochemisches Abscheidungsverfahren zur Herstellung von Cu 2 O-Nanoblättern auf Cu-Folie, und diese Oberfläche zeigte ausgezeichnete superhydrophobe Eigenschaften und bessere antibakterielle Eigenschaften als rohe Cu-Folie. Mahmoodi et al. [43] verwendeten eine thermische Oxidationsmethode, um CuO-Nanodrähte (NWs) in situ auf einer Cu-Folie herzustellen, die eine bessere antibakterielle Aktivität als unbehandelte Cu-Folie aufwies.

Die Laserablationstechnik bietet Vorteile wie hohe Effizienz und geringe Umweltverschmutzung und eignet sich für die Fertigung in großem Maßstab. Durch Laserablation kann eine Oberflächentextur auf einem Cu-Substrat erzeugt und die Oberfläche anschließend durch Oberflächenmodifikation in einen superhydrophoben Zustand überführt werden [44], [45]. In dieser Studie wurde mit dem Ziel, die antibakterielle und Vereisungsschutzleistung von Cu zu verbessern, ein Ultraviolettlaser (UV) verwendet, um eine raue Oberflächenmikrostruktur aufzubauen und gleichzeitig Nanokupferoxide auf der Oberfläche abzuscheiden, um hierarchische Mikro-Cu/Nanooxide herzustellen Oberflächenstruktur. Durch chemische Modifizierung wurde die Oberflächenspannung des Feststoffs verringert und eine superhydrophobe Oberfläche hergestellt. Diese Studie liefert neue Einblicke in die Laserablation von Metallen zur Vereisungsschutz- und antibakteriellen Anwendung.