F-SiO 2 @PDMS超疏水涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-03-26 14:57
超疏水涂层因其特殊的非浸润性在众多领域展示了较好的应用潜能。纳米复合超疏水涂层是一类常见的超疏水涂层,其含有纳米材料（如SiO2、Al2O3、TiO2和ZnO等）,导致涂层的耐久性差而限制其商业化。为此,本文以提高耐久性为切入点,设计一种高柔性的氟化二氧化硅（F-SiO2）@聚二甲基硅氧烷（PDMS）超疏水涂层,并开展相关基础理论与性能研究。论文的主要工作及结论如下:（1）采用两步喷涂法制备超疏水涂层,重点研究F-SiO2纳米颗粒的含量和粒径,以及PDMS的预固化时间对涂层润湿性的影响。结果表明,当F-SiO2纳米颗粒的粒径为20 nm,F-SiO2纳米颗粒的百分含量为0.88%,PDMS的预固化时间为10 min,获得了纳米颗粒与树脂结合较好的F-SiO2@PDMS超疏水涂层。（2）F-SiO2@PDMS超疏水涂层具有山峦状微观结构形貌和较小的水滴粘附力,展示了良好的...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a,b)荷叶的数码照片和扫描电镜图；(c,d)水黾的数码照片和扫描电镜图；(e,f)水稻的数码照片和扫描电镜图
F-SiO2@PDMS 超疏水涂层的制备及性能研究直径小于 3 μm 的刚毛，微小的刚毛中存在的纳米尺寸凹槽，有助于储存空气，这水黾所受的浮力达到身体重量的 60 倍以上，因此它可以不费吹灰之力地在水面上穿 超疏水表面润湿基础物体表面粒子（原子或分子）由于存在较少的化学键与内部粒子（原子或分子）结体表面的能量比内部能量高。当液滴在固体表面时，较高的表面能量产生了表面张固、液、气三相界面之间的表面张力作用下达到平衡，使得系统的能量趋于最小而接触角(ContactAngle,CA)就是在这种平衡体系下建立的一个变量，它表示气-液界面三相交点(O)的切线与固-液界面的夹角(θ)，也是评价固体润湿性能的重要指标。一 大小，润湿性主要分为四种情况，如图 1.2 所示。当 =0°时，表示液体完全润湿固体 ＜90°时，液体可润湿固体，且数值越小，表明液体越容易润湿固体表面，此时的称为亲水表面；当 90°< <180°时，液体难润湿固体表面，且数值越大，表明液体越固体表面，此时的固体表面被称为疏水表面；当 =180°时，表明液体完全不能润湿，超疏水表面是一类接触角大于 150°，滚动角(SlidingAngle, SA)小于 10°的表面。
图 1.3 三种不同的润湿模型：(a)Wenzel 模型；(b)Cassie-Baxter 模型；(c)Marmur 模型.2 超疏水材料的制备技术近年来，随着仿生学的兴起，纳米材料、纳米器件和功能表面的设计和制备方面取得了的发展。其中，受荷叶启发的超疏水表面以特殊的非浸润性而备受关注。基于表面润湿理论计超疏水表面的思路主要包括调控微纳米粗糙结构和降低表面能，以下详细地介绍四种主制备技术。.2.1 刻蚀法刻蚀法指的是通过电流、化学物质、等离子以及激光等介质对目标物体进行加工和处理术。Kumar 等[11]通过 FeCl3和 HCl 混合液的化学刻蚀在铁网上构筑多级结构，然后在十六三甲氧基硅烷(HDTMS)中修饰后，获得超疏水铁网。这种超疏水铁网经过 450°C 加热 1h0 次弯曲和 35 次扭转后，仍然保持超疏水性能，展示了优异的耐高温性能和机械柔韧性。K[12]利用两步化学刻蚀法，先后经过 HF 和 NaCl 溶液刻蚀，修饰后得到超疏水性能优异的不，接触角高达168°，其制备过程如图 1.4所示。Wang等[13]通过将铝合金在H2SO4、草酸(C2H2
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然超疏水生物表面研究的新进展[J]. 高雪峰,江雷. 物理. 2006(07)
[2]从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J]. 江雷. 化工进展. 2003(12)
本文编号：3101775
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a,b)荷叶的数码照片和扫描电镜图；(c,d)水黾的数码照片和扫描电镜图；(e,f)水稻的数码照片和扫描电镜图
F-SiO2@PDMS 超疏水涂层的制备及性能研究直径小于 3 μm 的刚毛，微小的刚毛中存在的纳米尺寸凹槽，有助于储存空气，这水黾所受的浮力达到身体重量的 60 倍以上，因此它可以不费吹灰之力地在水面上穿 超疏水表面润湿基础物体表面粒子（原子或分子）由于存在较少的化学键与内部粒子（原子或分子）结体表面的能量比内部能量高。当液滴在固体表面时，较高的表面能量产生了表面张固、液、气三相界面之间的表面张力作用下达到平衡，使得系统的能量趋于最小而接触角(ContactAngle,CA)就是在这种平衡体系下建立的一个变量，它表示气-液界面三相交点(O)的切线与固-液界面的夹角(θ)，也是评价固体润湿性能的重要指标。一 大小，润湿性主要分为四种情况，如图 1.2 所示。当 =0°时，表示液体完全润湿固体 ＜90°时，液体可润湿固体，且数值越小，表明液体越容易润湿固体表面，此时的称为亲水表面；当 90°< <180°时，液体难润湿固体表面，且数值越大，表明液体越固体表面，此时的固体表面被称为疏水表面；当 =180°时，表明液体完全不能润湿，超疏水表面是一类接触角大于 150°，滚动角(SlidingAngle, SA)小于 10°的表面。
图 1.3 三种不同的润湿模型：(a)Wenzel 模型；(b)Cassie-Baxter 模型；(c)Marmur 模型.2 超疏水材料的制备技术近年来，随着仿生学的兴起，纳米材料、纳米器件和功能表面的设计和制备方面取得了的发展。其中，受荷叶启发的超疏水表面以特殊的非浸润性而备受关注。基于表面润湿理论计超疏水表面的思路主要包括调控微纳米粗糙结构和降低表面能，以下详细地介绍四种主制备技术。.2.1 刻蚀法刻蚀法指的是通过电流、化学物质、等离子以及激光等介质对目标物体进行加工和处理术。Kumar 等[11]通过 FeCl3和 HCl 混合液的化学刻蚀在铁网上构筑多级结构，然后在十六三甲氧基硅烷(HDTMS)中修饰后，获得超疏水铁网。这种超疏水铁网经过 450°C 加热 1h0 次弯曲和 35 次扭转后，仍然保持超疏水性能，展示了优异的耐高温性能和机械柔韧性。K[12]利用两步化学刻蚀法，先后经过 HF 和 NaCl 溶液刻蚀，修饰后得到超疏水性能优异的不，接触角高达168°，其制备过程如图 1.4所示。Wang等[13]通过将铝合金在H2SO4、草酸(C2H2
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然超疏水生物表面研究的新进展[J]. 高雪峰,江雷. 物理. 2006(07)
[2]从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J]. 江雷. 化工进展. 2003(12)
本文编号：3101775
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