超疏水表面的制备及其润湿性与抑冰性研究

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超疏水表面具有防水性、自清洁性、抑冰性、减阻性和抗腐蚀性等优异性能,使其在日常生活中的很多领域都有广阔的应用前景。目前,关于超疏水表面的制备方法和性能研究都取得了一定的进展。但是,有关于超疏水表面抑冰性的研究较少,这是超疏水材料研究中需要进一步扩展和完善的一个领域。在本文中,采用操作简单、耗时短的方法制备了超疏水表面,研究了超疏水表面的润湿性和抑冰性,并分析了超疏水表面的抑冰机理,主要研究内容和创新点如下:(1)提出一种简单、易行、耗时短的新颖的方法在低密度聚乙烯(LDPE)片材上沉积蜡烛灰涂层制备超疏水表面。该表面与水滴的接触角为160±2°、滚动角仅1°;研究了超疏水LDPE表面在冷凝条件下的润湿性,发现该超疏水表面在冷凝条件下仍具有良好的疏水性,通过对超疏水LDPE表面微观结构及在冷凝条件下润湿性进行仔细观察和分析并建立相应模型,解释了超疏水LDPE在冷凝条件下仍保持超疏水性的原因,此外,还研究了该超疏水表面在滴水结冰条件下的抑冰性能。(2)选用纳米二氧化硅(SiO2)和液体聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料制备了PDMS/纳米SiO2涂料,并采用高压喷射法将PDMS/纳米SiO2涂料喷至环氧树脂片材表面,获得了超疏水环氧树脂复合材料表面。研究了超疏水环氧树脂复合材料表面的抑冰性能,发现与普通环氧树脂复合材料相比,超疏水环氧树脂复合材料表面具有良好的抑冰性。(3)以纳米SiO2和无水乙醇为原材料制成半透明乳液,然后将乳液喷至玻璃表面,获得了透明的超疏水玻璃表面,考察了乳液中纳米SiO2的含量对玻璃表面接触角、滚动角和透明性的影响,研究了超疏水玻璃表面的自清洁性,结果表明,当乳液中纳米SiO2的含量为1.5%(质量分数)时,该表面不仅具有优异的防水性,还具有良好的透明性和抗污易清洁性。
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