【摘 要】
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超疏水材料在20世纪90年代逐渐开始有了越来越多的研究者,因其具有的防水,防雾,防污,自清洁,油水分离等特性受到无数科研学者的广泛关注。受大自然的动植物具有超疏水功能的器官构造的启发,如蝴蝶翅膀,荷叶表面,苍蝇眼睛等现象,研究者发现超疏水材料具有的两个特点:一是表面需要达到足够的粗糙度,类似于荷叶表面的仿生微纳结构;二是降低材料表面的表面能。超疏水材料研究热潮的兴起使得许多相关行业都有了研究的价值
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超疏水材料在20世纪90年代逐渐开始有了越来越多的研究者,因其具有的防水,防雾,防污,自清洁,油水分离等特性受到无数科研学者的广泛关注。受大自然的动植物具有超疏水功能的器官构造的启发,如蝴蝶翅膀,荷叶表面,苍蝇眼睛等现象,研究者发现超疏水材料具有的两个特点:一是表面需要达到足够的粗糙度,类似于荷叶表面的仿生微纳结构;二是降低材料表面的表面能。超疏水材料研究热潮的兴起使得许多相关行业都有了研究的价值,如自清洁涂层,微流体装置,生物相容材料等多个领域都备受期待。近几年,研究者们开始了对超疏水材料赋予更多其他的横向功能,比如自愈性,耐受性,抗菌抑菌性,防火阻燃性,导电性等方向,这些横向功能给原本单一的超疏水材料体系添加了很多研究价值和意义,使超疏水材料的研究成为一个热门的研究领域,赋予超疏水材料很大的应用前景和应用市场。本文首先探讨了超疏水材料的发展背景,然后从分子原子等微观角度分析了超疏水涂层的疏水机理,接着介绍了两种制备SiO2超疏水涂层的实验方法,并对其相关性能进行了测试分析和理论探讨:1.以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶凝胶法经过酸催化和碱催化等过程制备透明的SiO2超疏水涂层。制备的涂层表面由于SiO2纳米粒子的堆积和团聚形成了层状微纳结构,增大表面粗糙度,经润湿性测试,表面接触角最大可达159o,经紫外透过测试涂层透明度,发现透过率最高可达82%,其中达到超疏水标准的表面透过率达到70%以上。采用FTIR测试涂层表面的化学成分和结构。采用扫描电镜SEM观察表面微观形貌,不同SiO2含量对表面粗糙度的影响很大,发现随着SiO2含量增加,表面粗糙度随之增大,接触角增大,透明度降低等一系列规律。经过化学稳定性和机械性能稳定性测试,发现所制备的超疏水透明涂层具有一定的耐磨性,耐高温和耐腐蚀性能,体现出此涂层优良的稳定性。2.通过将现有的纳米SiO2粉体分散于无水乙醇中,以十八烷基三氯硅烷(OTS)为表面改性剂,清漆作为疏水改性载体,乙酸丁酯为溶剂制备出超疏水透明复合薄膜。经润湿性测试,表面接触角最大可达161o,透过率最高可达81%,平均透过率超过70%。通过红外光谱FTIR表征其表面化学结构和成分。采用扫描电镜SEM观察表面微观形貌,发现表面粗糙度很大程度受SiO2堆积量的影响。经耐酸碱测试、耐高温测试和粘附力测试,发现所制备的超疏水复合薄膜可以耐受250°C高温,也可以耐p H从2到14的强酸强碱的溶液环境。经粘附力测试发现此涂层有超强的粘附力,ISO等级达到1级的合格标准。
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