透明超疏水涂膜的研究进展

透明超疏水涂膜不但具有超疏水表面的独特性能,而且对可见光具有良好的透光性,在生产和生活中有着广泛的应用潜力,已逐步成为超疏水表面领域的一个研究热点。介绍了超疏水涂膜的透明性,并归纳了近年来透明超疏水涂膜制备方法取得的新进展。根据现有的理论和研究,提出利用氟硅烷类低表面能物质,与溶胶-凝胶法、相分离技术、等离子体刻蚀等能提供表面微观结构和粗糙度的技术有机结合,并控制好粗糙度与可见光透过率之间的关系,可制备出适用的透明超疏水涂膜。     

超疏水膜的研究进展

近年来,由于超疏水膜表面在自清洁、微流体系统和特殊分离等方面的潜在应用,超疏水性膜的研究引起了极大的关注.本文着重讨论了超疏水膜的化学组成及物理结构、制备方法,并对超疏水膜的发展方向进行了展望.     

疏水/超疏水船用铝合金表面制备及其耐久性

采用溶胶-凝胶法将SiO2纳米粒子涂覆在抛光和经激光刻蚀的船用铝合金表面,制备疏水/超疏水铝合金表面。利用使试样负载并在砂纸上摩擦滑行的方法测试疏水/超疏水表面的耐久性,结果表明:抛光表面的接触角随SiO2浓度的增高而增大,最大可达150.8°,但表面对水滴具有强黏附力。当摩擦滑行距离达到10m时,接触角小于铝合金表面原始接触角72.3°;激光刻蚀的网格和点阵微结构表面既具有超疏水特性又呈现出低黏附力;且网格表面的接触角更大,最大达155.4°,滚动角更小,最小仅为0.34°。当摩擦滑行距离达到10m时,表面依然疏水,且网格微结构的耐久性更强。     

激光制备超疏水表面研究进展

由于超疏水表面在防腐、油水分离、流体减阻和液体转移方面的应用潜力,如何制作性能优异的超疏水表面成为研究热点。材料表面的形貌特征是决定其润湿性能的一个重要因素,因此,通常采用表面结构化来获得超疏水性能。在材料表面构织微纳结构方面,基于脉冲激光的微纳加工技术具有得天独厚的优势,尤其是在制作特定图案的复杂结构方面。本文根据激光器的脉冲宽度分类,通过刻蚀后材料表面形貌和润湿性特征对激光制作超疏水表面的基本理论和典型工艺方法进行介绍和总结,并对超疏水表面的发展前景作出展望。

     

超疏水表面材料

首先介绍了荷叶效应和超疏水表面,重点介绍了超疏水表面的生成机理和目前已在纺织、材料、建筑等领域投入使用的性能优异的超疏水表面材料,并提出了最新的展望。     

仿生超疏水性表面及其制备研究进展

近年来,由于仿生超疏水性表面在自清洁、防腐蚀、微流体系统和生物相容性等方面所显示的独特性能以及在国防、工农业生产和日常生活中的潜在应用前景,有关超疏水性表面的研究引起了极大的关注。综述了超疏水性表面研究的最新进展,较为系统地对超疏水性表面的制备方法进行了评述。     

镁合金超疏水表面制备的研究进展

利用超疏水表面可望减少材料与液体介质的直接接触来提高材料的耐蚀性能,在制备自清洁表面等方面得到了广泛研究。超疏水表面一般通过构造一定表面粗糙度和用低表面自由能物质修饰表面而成。在简要概括固体表面润湿性理论的基础上,针对镁合金的特点,综述了当前镁合金上超疏水表面制备的最新进展,并讨论了提高其性能的可能途径和未来的发展方向。     

超疏水性透明涂层的研究进展

超疏水性固体表面是指表面对水的接触角在150°以上,前进接触角和后退接触角的差＜10°的固体表面.超疏水性透明涂层具有自清洁的表面性能,在许多领域具有潜在的应用价值.本文就超疏水性透明涂层研究的理论发展和该领域近年来取得的一些重要研究成果进行评述,并扼要分析了该领域今后的发展方向.     

提升超疏水材料力学耐久性的研究进展

超疏水材料因其独特的润湿性被广泛应用于防污防腐、水下减阻及油水分离等众多领域。然而,大多数超疏水材料在受到外界机械磨损后,容易造成其表面的微观结构塌陷或者低表面能物质消耗,而影响或丧失超疏水性能。通过对表面润湿模型的分析,阐明了两条增强超疏水材料力学耐久性的主体思路,并介绍了超疏水材料力学耐久性的典型测试方法及其特点;其次,基于国内外研究现状和发展趋势的分析与梳理,归纳了4种提升超疏水材料力学耐久性的策略,分别为设计微纳米多级粗糙结构、引入高分子粘结层、构建自相似结构及自修复功能化;最后,总结了提升超疏水材料力学耐久性所面临的挑战,并展望了其未来的发展前景。     

玻璃表面超疏水性薄膜制备

采用溶胶-凝胶法,以三甲基氯硅烷、氢氟硅酸和水为先驱体,在玻璃基片上用提拉法制备出一种含有-CF3强疏水性基团的氟硅烷薄膜.通过红外光谱和扫描电镜对薄膜结构和表面形貌进行了表征和观察.并用接触角测定仪三甲基氯硅烷和氢氟硅酸在不同摩尔配比下薄膜疏水性能.结果表明该薄膜具有高度交联的不规则球状表面结构.当三甲基氯硅烷和氢氟硅酸的摩尔比为2.5:1时,薄膜具有超疏水性,对水滴的表面接触角可达156°.     

氟化聚乙烯醇/SiO_2超疏水薄膜的制备及性能

以亲水性高分子聚乙烯醇(PVA)为基体,二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒为无机填料,旋涂在玻璃表面后的PVA/SiO_2再经十七氟癸基三甲氧基硅烷(C_(13)H_(13)F_(17)O_3Si,FAS)修饰,制备了具有超疏水性能的PVA/SiO_2-FAS薄膜。考察了PVA与SiO_2复合的比例及FAS修饰对膜疏水性的影响。用傅里叶变换红外光谱、X射线能谱和扫描电子显微镜分别对超疏水表面进行了结构分析和形貌表征,用接触角测量仪观察了水滴在膜表面的润湿性。结果显示,当PVA/SiO_2体积比为1∶5时,氟化PVA/SiO_2膜表面具有较好的超疏水功能,静态接触角可达151.24°,滚动角约为4°。这主要是膜表面含有低表面能氟原子及具有纳米粗糙结构共同作用的结果。     

金属表面超疏水性的研究进展

超疏水金属表面在表面自清洁、抗腐蚀、流动减阻及微流体无损输送等方面有着潜在的应用价值.综述了金属表面巯水性在理论及实现方法上的新进展,介绍了目前国内外提高金属表面疏水性的途径,重点归纳了金属超疏水表面的制备方法及相关应用,展望了今后的研究方向.     

纳米多孔SiO2薄膜疏水性的研究进展

超低介电常数纳米多孔SiO2薄膜在未来超大规模集成电路(ULSI)中有着广阔的应用前景,但其疏水性能的好坏是决定其能否在ULSI中应用的重要因素之一.介绍了国内外有关纳米多孔SiO2薄膜疏水性的原理、工艺以及表征方法.     

阳极氧化法构建纳米结构制备铝超疏水表面

研究了喷砂和阳极氧化技术相结合,在铝合金表面构建合适的微米一纳米二级结构,并通过氟硅烷的修饰降低表面自由能,以制备铝基超疏水表面材料。研究表明：不同的电解液进行阳极氧化制得的样品氟化后具有不同的接触角。SEM分析可知,山峰山谷状的微米级结构和蜂窝状的纳米级结构形成的二级结构是提高疏水性能的关键。当接触水滴时,这种二级结构可以稳定地捕获空气,产生超疏水性。     

基于非硅微加工技术的超疏水表面的设计和制造

利用非硅微加工技术,在金属基底表面构建了由圆柱状金属镍组成的规则的微阵列结构,研究了微阵列的疏水性.利用正己烷溶解十八烷基三氯硅烷(OTS)配制成涂覆液,对微阵列进行低表面能物质涂覆.通过对比涂覆前后的静态超疏水性,研究了低表面能物质涂覆的作用.实验发现圆柱高度为5～30μm、直径为30～50μm、间距为15～50μm的微结构阵列在不涂覆OTS的前提下表现出了稳定的超疏水性.涂覆OTS虽然没有增加阵列结构的接触角,但是改善了微阵列在水流冲击下的疏水性.     

纳米复合氟改性丙烯酸树脂超疏水自清洁涂层的制备

用自由基共聚法制备氟改性丙烯酸树脂的无规共聚物并对其进行了表征,研究了合成工艺条件对涂层表面疏水性的影响。结果表明,采用粒子填充法将纳米SiO2、TiO2与氟改性丙烯酸树脂共混后制备的超疏水自清洁涂层,水在其表面的接触角达160℃以上,滚动角小于5℃,具有超疏水性。涂层对其表层覆盖的污物具有一定的自清洁作用。扫描电子显...     

氟化PVA-SiO2薄膜单面疏水性的研究与表征

目的 研究开发一种具有单面疏水性能的聚乙烯醇薄膜材料作为包装材料。方法 将质量分数为12%、醇解度为88%的PVA溶液与质量分数为5%的纳米SiO2溶液按体积比为1∶1混合并加热搅拌,通过流延干燥的方式制备PVA-SiO2薄膜。然后分别用体积分数为2.5%,5%,7.5%的十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）-乙醇溶液以浸泡方式修饰薄膜的其中一面,并通过溶解性测试、接触角测试、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、傅里叶变换衰减全反射红外光谱测试（ATR-FTIR）等方法表征改性结果。结果 结果表明薄膜单面疏水性得到改善,改性后的薄膜在水中的溶解时间增加,且接触角均在120°以上,表明FAS起到了降低表面能的作用;FE-SEM结果显示,Si元素含量对薄膜的疏水性能有着重要影响;ATR-FTIR显示,FAS改性成功将氟原子引入到薄膜表面,且增加了硅原子的数量。其中用质量分数为5%的FAS-乙醇溶液修饰后的薄膜疏水性最好,接触角达到了126.21°。结论 与未改性薄膜相比,经FAS单面疏水改性的PVA-SiO2薄膜疏水性能得到大大提高,拓宽了PVA薄膜材料的应用领域。     

溶胶-凝胶法制备超疏水表面的研究进展

溶胶-凝胶法是一种操作简单、过程易控、成本较低的超疏水表面制备技术。该方法能够制备结合力强、透明性良好的超疏水涂层,同时可以大面积施工。概括了溶胶-凝胶法制备超疏水涂层的研究现状,并介绍了该方法制备的涂层在自清洁、减阻、防覆冰、防腐、太阳能等领域的应用。     

Dynamics of Drop Coalescence on a Surface: The Role of Initial Conditions and Surface Properties

An investigation of the coalescence of two water drops on a surface is presented and compared with drop spreading. The associated capillary numbers are very low (< 10⁻⁵). The drops relax exponentially towards equilibrium. The typical relaxation time t_c decreases with contact angle. t_c is proportional to the drop size R, thus defining a characteristic velocity U^* = R/t_c. The corresponding U* values are smaller by many orders of magnitude than the bulk hydrodynamic velocity (U = σ /η, with σ the gas–liquid surface tension and η the viscosity). The dynamics of receding (coalescence) and spreading motion is found to be of the same order when coalescence or spreading is induced by a syringe. The dynamics of coalescence induced with the syringe deposition is systematically faster by an order of magnitude than condensation-induced coalescence. This disparity is explained by the coupling of the contact line motion with the oscillation of the drop observed for syringe deposition but absent for condensation-induced coalescence. Paper presented at the Fifteenth Symposium on Thermophysical Properties, June 22–27, 2003, Boulder, Colorado, U.S.A.