【摘 要】
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随着科学技术的发展和生活水平的提高,人们对材料提出了越来越高的性能要求。源于“荷叶出淤泥而不染”等自然现象的启发,超疏水表面(接触角(CA)大于150°)作为一种特殊润湿状态,往往带有防水、抗液体粘附、自清洁等特殊功能而引起了越发广泛的关注,在诸如金属结构件的防水防腐蚀、电子产品防水汽保护、医用材料表面抗生物粘附等领域具有广阔的应用前景。然而,超疏水表面受制备技术、结构和性能稳定性的限制而影响了其
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随着科学技术的发展和生活水平的提高,人们对材料提出了越来越高的性能要求。源于“荷叶出淤泥而不染”等自然现象的启发,超疏水表面(接触角(CA)大于150°)作为一种特殊润湿状态,往往带有防水、抗液体粘附、自清洁等特殊功能而引起了越发广泛的关注,在诸如金属结构件的防水防腐蚀、电子产品防水汽保护、医用材料表面抗生物粘附等领域具有广阔的应用前景。然而,超疏水表面受制备技术、结构和性能稳定性的限制而影响了其推广使用。本论文基于超疏水表面构造理论,结合生产一线的实际需要,通过无机增强改性对有机功能超疏水材料进行了以下研究:(1)针对多孔聚氨酯(TPU)薄膜表面孔结构杂乱,超疏水修饰工艺复杂的问题,通过无机颗粒共混改性,对多孔薄膜表面结构进行调控并缩减了多孔薄膜的超疏水处理工艺。研究了纳米Zn O掺杂对薄膜表面微纳形貌的影响,确定了形成有序多孔TPU薄膜的最佳Zn O掺杂比例。结果表明,当纳米Zn O掺杂比例为10wt%时,多孔TPU薄膜表面微结构有序度最好,未修饰前CA可以达到134.5°。纳米Zn O掺杂比例≥40 wt%时,经缩减工艺处理后,多孔TPU复合薄膜表面具有超疏水性。(2)针对有机硅防护涂层防护性能较差的问题,设计了复合结构超疏水涂层。以有机硅三防漆为底层,通过纳米二氧化硅(Si O2)掺杂改性聚四氟乙烯(PTFE)制备了超疏水表层,并研究了复合结构涂层的润湿性、耐磨性、耐候性。结果表明,复合结构涂层相比于Si O2-PTFE超疏水涂层耐磨性能提升近6倍,耐酸性能提升100%,在碱性环境中复合结构涂层疏水性也具有更好的保持效果,防护性能相比于有机硅三防漆有较大提升。(3)针对导热有机硅片材导热性能及表面润湿性能不足的问题,采用碳纤维(CF)掺杂原始导热片材的复合体系,磁场取向构建导热路径,超声切割获取粗糙表面,制备了导热超疏水复合片材。研究了CF含量对复合片材导热系数(TC)及CA的影响及磁场取向与挤出取向的差异性。结果表明:采用7 T磁场取向,当硅油与CF比例在1:1.8-2.0之间,可以制备出CA>150°,TC≥16 W/(m·K)的导热超疏水复合片材,复合片材表面接触角及导热性能明显提升。在CF比例为1.8时,磁场取向的取向效果明显优于挤出取向。
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