F-SiO 2 @PDMS超疏水涂層的制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-26 14:57
超疏水涂層因其特殊的非浸潤性在眾多領(lǐng)域展示了較好的應(yīng)用潛能。納米復(fù)合超疏水涂層是一類常見的超疏水涂層,其含有納米材料（如SiO2、Al2O3、TiO2和ZnO等）,導(dǎo)致涂層的耐久性差而限制其商業(yè)化。為此,本文以提高耐久性為切入點(diǎn),設(shè)計(jì)一種高柔性的氟化二氧化硅（F-SiO2）@聚二甲基硅氧烷（PDMS）超疏水涂層,并開展相關(guān)基礎(chǔ)理論與性能研究。論文的主要工作及結(jié)論如下:（1）采用兩步噴涂法制備超疏水涂層,重點(diǎn)研究F-SiO2納米顆粒的含量和粒徑,以及PDMS的預(yù)固化時(shí)間對(duì)涂層潤濕性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)F-SiO2納米顆粒的粒徑為20 nm,F-SiO2納米顆粒的百分含量為0.88%,PDMS的預(yù)固化時(shí)間為10 min,獲得了納米顆粒與樹脂結(jié)合較好的F-SiO2@PDMS超疏水涂層。（2）F-SiO2@PDMS超疏水涂層具有山巒狀微觀結(jié)構(gòu)形貌和較小的水滴粘附力,展示了良好的...
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a,b)荷葉的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖；(c,d)水黽的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖；(e,f)水稻的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖
F-SiO2@PDMS 超疏水涂層的制備及性能研究直徑小于 3 μm 的剛毛，微小的剛毛中存在的納米尺寸凹槽，有助于儲(chǔ)存空氣，這水黽所受的浮力達(dá)到身體重量的 60 倍以上，因此它可以不費(fèi)吹灰之力地在水面上穿 超疏水表面潤濕基礎(chǔ)物體表面粒子（原子或分子）由于存在較少的化學(xué)鍵與內(nèi)部粒子（原子或分子）結(jié)體表面的能量比內(nèi)部能量高。當(dāng)液滴在固體表面時(shí)，較高的表面能量產(chǎn)生了表面張固、液、氣三相界面之間的表面張力作用下達(dá)到平衡，使得系統(tǒng)的能量趨于最小而接觸角(ContactAngle,CA)就是在這種平衡體系下建立的一個(gè)變量，它表示氣-液界面三相交點(diǎn)(O)的切線與固-液界面的夾角(θ)，也是評(píng)價(jià)固體潤濕性能的重要指標(biāo)。一 大小，潤濕性主要分為四種情況，如圖 1.2 所示。當(dāng) =0°時(shí)，表示液體完全潤濕固體 ＜90°時(shí)，液體可潤濕固體，且數(shù)值越小，表明液體越容易潤濕固體表面，此時(shí)的稱為親水表面；當(dāng) 90°< <180°時(shí)，液體難潤濕固體表面，且數(shù)值越大，表明液體越固體表面，此時(shí)的固體表面被稱為疏水表面；當(dāng) =180°時(shí)，表明液體完全不能潤濕，超疏水表面是一類接觸角大于 150°，滾動(dòng)角(SlidingAngle, SA)小于 10°的表面。
圖 1.3 三種不同的潤濕模型：(a)Wenzel 模型；(b)Cassie-Baxter 模型；(c)Marmur 模型.2 超疏水材料的制備技術(shù)近年來，隨著仿生學(xué)的興起，納米材料、納米器件和功能表面的設(shè)計(jì)和制備方面取得了的發(fā)展。其中，受荷葉啟發(fā)的超疏水表面以特殊的非浸潤性而備受關(guān)注�；诒砻鏉櫇窭碚撚�(jì)超疏水表面的思路主要包括調(diào)控微納米粗糙結(jié)構(gòu)和降低表面能，以下詳細(xì)地介紹四種主制備技術(shù)。.2.1 刻蝕法刻蝕法指的是通過電流、化學(xué)物質(zhì)、等離子以及激光等介質(zhì)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行加工和處理術(shù)。Kumar 等[11]通過 FeCl3和 HCl 混合液的化學(xué)刻蝕在鐵網(wǎng)上構(gòu)筑多級(jí)結(jié)構(gòu)，然后在十六三甲氧基硅烷(HDTMS)中修飾后，獲得超疏水鐵網(wǎng)。這種超疏水鐵網(wǎng)經(jīng)過 450°C 加熱 1h0 次彎曲和 35 次扭轉(zhuǎn)后，仍然保持超疏水性能，展示了優(yōu)異的耐高溫性能和機(jī)械柔韌性。K[12]利用兩步化學(xué)刻蝕法，先后經(jīng)過 HF 和 NaCl 溶液刻蝕，修飾后得到超疏水性能優(yōu)異的不，接觸角高達(dá)168°，其制備過程如圖 1.4所示。Wang等[13]通過將鋁合金在H2SO4、草酸(C2H2
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]天然超疏水生物表面研究的新進(jìn)展[J]. 高雪峰,江雷. 物理. 2006(07)
[2]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷. 化工進(jìn)展. 2003(12)
本文編號(hào)：3101775
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a,b)荷葉的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖；(c,d)水黽的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖；(e,f)水稻的數(shù)碼照片和掃描電鏡圖
F-SiO2@PDMS 超疏水涂層的制備及性能研究直徑小于 3 μm 的剛毛，微小的剛毛中存在的納米尺寸凹槽，有助于儲(chǔ)存空氣，這水黽所受的浮力達(dá)到身體重量的 60 倍以上，因此它可以不費(fèi)吹灰之力地在水面上穿 超疏水表面潤濕基礎(chǔ)物體表面粒子（原子或分子）由于存在較少的化學(xué)鍵與內(nèi)部粒子（原子或分子）結(jié)體表面的能量比內(nèi)部能量高。當(dāng)液滴在固體表面時(shí)，較高的表面能量產(chǎn)生了表面張固、液、氣三相界面之間的表面張力作用下達(dá)到平衡，使得系統(tǒng)的能量趨于最小而接觸角(ContactAngle,CA)就是在這種平衡體系下建立的一個(gè)變量，它表示氣-液界面三相交點(diǎn)(O)的切線與固-液界面的夾角(θ)，也是評(píng)價(jià)固體潤濕性能的重要指標(biāo)。一 大小，潤濕性主要分為四種情況，如圖 1.2 所示。當(dāng) =0°時(shí)，表示液體完全潤濕固體 ＜90°時(shí)，液體可潤濕固體，且數(shù)值越小，表明液體越容易潤濕固體表面，此時(shí)的稱為親水表面；當(dāng) 90°< <180°時(shí)，液體難潤濕固體表面，且數(shù)值越大，表明液體越固體表面，此時(shí)的固體表面被稱為疏水表面；當(dāng) =180°時(shí)，表明液體完全不能潤濕，超疏水表面是一類接觸角大于 150°，滾動(dòng)角(SlidingAngle, SA)小于 10°的表面。
圖 1.3 三種不同的潤濕模型：(a)Wenzel 模型；(b)Cassie-Baxter 模型；(c)Marmur 模型.2 超疏水材料的制備技術(shù)近年來，隨著仿生學(xué)的興起，納米材料、納米器件和功能表面的設(shè)計(jì)和制備方面取得了的發(fā)展。其中，受荷葉啟發(fā)的超疏水表面以特殊的非浸潤性而備受關(guān)注�；诒砻鏉櫇窭碚撚�(jì)超疏水表面的思路主要包括調(diào)控微納米粗糙結(jié)構(gòu)和降低表面能，以下詳細(xì)地介紹四種主制備技術(shù)。.2.1 刻蝕法刻蝕法指的是通過電流、化學(xué)物質(zhì)、等離子以及激光等介質(zhì)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行加工和處理術(shù)。Kumar 等[11]通過 FeCl3和 HCl 混合液的化學(xué)刻蝕在鐵網(wǎng)上構(gòu)筑多級(jí)結(jié)構(gòu)，然后在十六三甲氧基硅烷(HDTMS)中修飾后，獲得超疏水鐵網(wǎng)。這種超疏水鐵網(wǎng)經(jīng)過 450°C 加熱 1h0 次彎曲和 35 次扭轉(zhuǎn)后，仍然保持超疏水性能，展示了優(yōu)異的耐高溫性能和機(jī)械柔韌性。K[12]利用兩步化學(xué)刻蝕法，先后經(jīng)過 HF 和 NaCl 溶液刻蝕，修飾后得到超疏水性能優(yōu)異的不，接觸角高達(dá)168°，其制備過程如圖 1.4所示。Wang等[13]通過將鋁合金在H2SO4、草酸(C2H2
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]天然超疏水生物表面研究的新進(jìn)展[J]. 高雪峰,江雷. 物理. 2006(07)
[2]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷. 化工進(jìn)展. 2003(12)
本文編號(hào)：3101775
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