透明超疏水涂层的制备及应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaofeidong
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在现实生活中,很多表面容易积灰沾水,这样会导致表面的透光度减小,且有些表面清洗困难,这不仅会导致经济损失,还会给人们的生命安全带来隐患。为了避免这种现象,需要定期对表面进行清洁处理。通过改变表面的浸润性使其达到超疏水的要求,从而使得该表面具有自清洁的特点,较传统方法来说,这种方法无需增加额外的设备和经济损耗,是一种较为理想的方法。本课题首先对表面的超疏水性及透明性原理进行学习,然后探究超疏水性和透明性的影响因素,知道了固体材料表面的疏水性除了受表面自由能和表面粗糙度的影响之外,还会受到诸如温度、压力、电场作用等外界环境的影响,当涂层表面的微观结构的粗糙度尺寸为100nm或者更小时,其表面透光度将大于95%。然后借助COMSOL Multiphysics软件建立了液滴撞击表面的仿真模型。通过建立液滴撞击不同表面结构的壁面的仿真模型,比较了表面结构分别为三角形锯齿、方形锯齿和半圆形锯齿壁面的自清洁效果的差异;通过建立液滴撞击不同接触角的壁面的仿真模型,发现随着接触角的增加,液滴的铺展半径也逐渐减小,当接触角增加到大于150°(超疏水)后,液滴在碰撞过程中出现了弹跳现象;最后,通过建立液滴撞击倾斜壁面的仿真模型,发现随着倾斜角的增加,液滴在壁面上的铺展直径也随之减小,当倾斜角增大到30°时,出现了液滴与壁面完全分离的现象,表明该壁面具有自清洁的特性。本课题通过大量实验得出,当以SiO2纳米为疏水材料,然后以硅酮胶为黏合剂,再辅以乙酸乙酯稀释,最后通过喷涂法沉积在玻璃基底上制得疏水性和透明性兼具的透明超疏水涂层,即SiO2纳米粒子为0.6g、乙酸乙酯为20ml、硅酮胶为0.3g、喷涂次数为3时所制备的涂层的疏水性和透光度都较好,其最佳接触角达到了157°,透光度达到了90%。
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