【摘 要】
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超疏水涂层因其“类荷叶”的润湿特性成为各领域的研究热点,当前,超疏水涂层已被应用于金属材料耐蚀性防护、玻璃幕墙自清洁、海洋油水分离及主动防冰、无损集水、减阻等领域。然而,目前大部分超疏水制备方法涉及复杂的工艺流程和昂贵的仪器设备,难以实现大规模的应用,常用的含氟类表面修饰剂也不利于环境保护;另一方面,仅具有单一功能的超疏水涂层难以满足新兴产业需求。基于此,本论文开发了简单的雾化喷涂法在不同织物表面
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超疏水涂层因其“类荷叶”的润湿特性成为各领域的研究热点,当前,超疏水涂层已被应用于金属材料耐蚀性防护、玻璃幕墙自清洁、海洋油水分离及主动防冰、无损集水、减阻等领域。然而,目前大部分超疏水制备方法涉及复杂的工艺流程和昂贵的仪器设备,难以实现大规模的应用,常用的含氟类表面修饰剂也不利于环境保护;另一方面,仅具有单一功能的超疏水涂层难以满足新兴产业需求。基于此,本论文开发了简单的雾化喷涂法在不同织物表面分别沉积了纳米铜、纳米银,制备同时具有超疏水和导电性能的功能涂层,并探究其在润湿性调控、电磁屏蔽与快速除冰等方面的应用,主要研究内容及结果如下:（1）以无纺棉织物为基体,采用雾化喷涂法在表面沉积纳米铜粒子（Cu NPs）,无需表面修饰,经真空干燥后获得了超疏水涂层;SEM结果显示随着喷涂次数的不断增加,纳米铜不断堆叠,形成珊瑚状的粗糙微纳结构,能够捕捉空气并形成致密的导电通路,同时赋予涂层优异的斥水性和导电性能,当喷涂次数为100次时,蒸馏水接触角高达161°,滚动角低至2.3°,体积电阻率为0.16Ω·cm;所制备的超疏水导电涂层具有优异的自清洁和防污性能,将其置于泥水中反复浸泡提拉20次后,表面仍保持干燥;XPS结果表明,在大气环境中长期放置后,也仅有少量区域发生氧化,超疏水特性保持不变;此外,膜层还具有优良的耐候性和耐蚀性,相较于亲水涂层,所制备的超疏水涂层在3.5 wt%NaCl溶液和人工汗液中均表现出更好的耐蚀性能。（2）为提高表面微结构的稳定性,引入分子接合技术,对基体织物进行表面改性,XPS分析表明了表面至涂层间分子桥梁的成功搭建;分子接枝并不影响表面形貌,纳米铜粒子的堆积形成了稳定的Cassie模型,从而获得了低粘附表面,可有效防止水渗透;改性后的基体与涂层连接牢固,在循环磨损、长时水滴冲击、循环弯折、捏合等大变形下均能保持其超疏水性与导电性;超疏水性的获得使该导电材料在潮湿、弱酸、弱碱、盐环境中长时使用,将其应用于电磁屏蔽领域,经饱和Na Cl溶液浸泡24小时后电磁屏蔽效能仍可达44 d B,说明该导电超疏水织物可作为新型电磁屏蔽材料应用于实际复杂的使用环境。（3）采用雾化喷涂法制备了纳米银涂层,随后浸泡于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的正己烷溶液中,高温固化后获得了高导电,超疏水的纳米银涂层;FTIR、XPS分析表明PDMS在表面成功修饰;利用SEM及接触角测量仪分析了PDMS含量对表面形貌和润湿性的影响;PDMS含量过高或过低均不利于获得超疏水表面,当PDMS与正己烷质量比为1:12时,表面形成了褶皱状结构,接触角高达163°,体积电阻率为9.24×10-3Ω·cm;同时,PDMS不仅使涂层与基体粘结,也使松散的粒子之间紧密相连,提高了微纳结构的稳定性;高导电性使功能涂层具有优良的电热效应,集主动防冰与被动防冰为一体,实现表面的快速融冰,结合超疏水特性,经腐蚀介质浸泡24 h后,电磁屏蔽效能仍高达75 dB,在严苛的环境下实现长时稳定工作。
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