柔性基底上疏水涂层的制备工艺研究

发布时间：2020-06-23 10:17

【摘要】：超疏水表面在自清洁、防水防污、防腐蚀及油水分离等领域具有广泛的应用前景。随着柔性电子技术的快速发展,在柔性基底上制备疏水涂层逐步受到国内外的广泛关注。现有超疏水涂层制备方法大多存在工艺复杂、对环境要求高、成本高和难以应用于柔性基底等缺点,开展可应用于柔性基底的超疏水涂层制备工艺研究具有重要意义。本文针对柔性基底对超疏水涂层制备工艺的需求,选用绿色环保的材料——聚二甲基硅氧烷(PDMS),开发出了可以在柔性基底上大批量制作疏水涂层的低成本工艺,并利用开发的工艺研制出具有自清洁能力的柔性压电风能采集器。主要工作如下:(1)对现有超疏水涂层制备方法的国内外研究现状进行了分析总结,为选择在柔性基底上制备疏水涂层的方法提供了参考;(2)以玫瑰花瓣为模板,首先将PDMS溶液浇筑在玫瑰花表面形成与花瓣表面相反的PDMS软模板,然后通过二次复制在柔性基底的PDMS涂层上构建出类似花瓣表面的微纳结构。经测试,柔性基底上的PDMS涂层具有和玫瑰花瓣类似的微纳结构和疏水特性;(3)利用PDMS燃烧物作为原料,通过在室温下施加压力的方法在柔性基底表面制备出了机械稳定性良好的超疏水涂层,研究了燃烧物颗粒大小、涂膜厚度及压力对涂层疏水性能的影响,制作的涂层静态接触角为154°,滚动角小于5°;(4)利用开发的工艺在柔性压电风能采集器表面制备了超疏水涂层,实验表明,超疏水涂层使采集器具有自清洁能力,提高了环境适应性。同时,有超疏水涂层的采集器能正常工作,但电学输出略有降低。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN05
【图文】：

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重庆大学硕士学位论文 1 绪论中心向外延展方向上极易发生滚动，具有较低的滚动角如图 1.1(c)所示；相反，水滴在逆着鳞片方向上不能滚动，几乎粘黏在蝴蝶表面，即使蝴蝶翅膀直立起来也不会发生滚动。需要说明的是，荷叶和芋头叶疏水特性是各向同性，而水黾及蝴蝶翅膀的疏水特性具有各向异性。

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(c) PDMS 表面的纳米结构(c) Nanostructures of the PDMS surface(d) 表面接触角(d)The water contact angle of the film图 1.13 PDMS 表面结构和接触角Fig. 1.13 Surface structure of the PDMS and the water contact angle⑥ 热压法Xu 等[32]利用孔径不同的不锈钢或者尼龙网为模板，把多层低密度聚乙烯(LDPE)聚合物薄片热压到模板表面，待聚合物体冷却固化后，去掉模板，就在LDPE 表面得到了 3D 的微柱阵列结构。通过控制热压温度、压力大小及网状模板孔径大小可以制备出不同疏水效果的聚合物表面。图 1.14 为在模板孔径大小为371 目，热压温度为 125°，经过 69Kpa 压力加压 15 分钟之后得到的表面，该表面接触角为 160°，滚动角为 5°。对模板进行摩擦测试表明，制备的超疏水表面经过 5000 多次摩擦之后仍然保留着超疏水特性，机械稳定性好。

【参考文献】