超疏油纳米粒子及耐磨超疏涂层技术查看源代码讨论查看历史

来自 搜狐网 的图片

超疏油纳米粒子及耐磨超疏涂层技术超疏水/超疏油纳米粒子及耐磨超疏涂层技术，其他功能材料。

关键词： 超疏水、超疏油、耐磨

应用领域

功能涂料与涂层

成果简介

超疏现象在自然界中广泛存在，例如荷叶、蝴蝶翅膀、水黾的足等，受自然界生物特性的启发，具有特殊表面浸润性能的超疏材料与结构被开发出来。超疏材料由于特殊的拒水和疏油特性，具有防腐、减阻、防冰、防水防潮等性能，可以广泛应用于服装、建筑、金属、航海、航空航天和管道输送等领域。

超疏涂层由微观粗糙几何结构和低表面能材料组成，不同表面几何结构可实现超疏涂层不同的性能，如倒梯形结构更易实现超疏水和超疏油特性。团队根据超疏涂层结构特性，利用链状二氧化硅纳米粒子实现涂层表面超疏。链状二氧化硅纳米粒子为三维螺旋结构，具有各向异性，具备平躺、站立以及搭接等多种堆积方式，因此在高度方向可以形成双层结构，提高涂层表面的粗糙度，从而实现超疏性能。利用链状二氧化硅纳米粒子构筑的超疏涂层对水的接触角可达170°，滚动角低于2°，对油的接触角可达150°以上，滚动角低于10°，具备优良的超疏水/超疏油特性，并且可对低表面能液体如十六烷等实现超疏，可实现常规超疏水涂层无法实现的性能。涂层在防水、防油、金属防腐、管道输送减阻等领域具有广泛的应用。涂层构筑方式简单，可通过喷涂或刷涂方式实现一步构筑。

超疏涂层由于其微观粗糙结构的特性，存在几何结构强度差的问题，在外力作用下，粗糙结构极易被破坏，结构被破坏后，超疏涂层的性能会消失。引入聚合物树脂粘结可有效提高超疏涂层几何结构的机械强度，团队基于该方法，结合链状二氧化硅纳米粒子三维螺旋结构的特性，通过链状二氧化硅纳米粒子纳米化聚合物树脂微球复合，通过高温热压工艺实现构筑在厚度方向具有自相似结构的耐磨超疏水涂层。具备自相似结构的超疏涂层的耐机械破坏性能和涂层稳定性大幅度提高，这归因于涂层在厚度方向的层层相似特性，上端结构被破坏后，新产生的表面具有与上端相似的结构，保持超疏性能，从而实现超疏涂层的高耐久性。涂层具有优良的超疏水、超疏油和高耐久特性，水的接触角可达170°，滚动角低于2°，对油的接触角可达150°以上，滚动角低于10°。团队对涂层的机械稳定性进行了表征，涂层在10kPa压力下循环摩擦200次、水冲击25 h和200次冻融循环测试后，表面仍可以保持超疏水性能。团队将涂层应用于空调换热器中，解决了空调换热器目前存在的结霜时间短、化霜时间长、防霜效果差等问题，实现了换热器的防冰和快速除冰，降低了空调功耗，提升了室内舒适度。聚合物树脂微球的引入使得涂层与不同基底具有良好的粘合力，通过喷涂热压或一步辊压的方式，可实现在不同基底上构筑耐磨超疏涂层，应用于金属、混凝土、织物等基底上，实现防污、自清洁、防腐和防冰等性能，扩展超疏涂层的应用领域。

超疏纳米粒子与耐磨超疏涂层的应用

经济效益与社会效益

涂层应用领域广阔，可应用于航天、建筑、纺织等领域，实现自清洁、防污和防腐等性能。