【摘 要】
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传统超疏水表面在接触热水时会在表面结构空腔内凝结出微小液滴,使得基底和热水之间形成液桥,导致表面超疏水性失效,为超疏水表面排斥热水带来巨大挑战。为此,研究者们提出多种超疏热水表面的制备方法,然而这些方法往往制备方法复杂且对环境有害。为解决上述问题,本文使用有机硅树脂和高真空硅脂,提出了一种简便、环保的一步气相沉积制备超疏热水表面的方法,并探究了制备参数对表面润湿性和其它性能的影响,论文主要研究内容
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传统超疏水表面在接触热水时会在表面结构空腔内凝结出微小液滴,使得基底和热水之间形成液桥,导致表面超疏水性失效,为超疏水表面排斥热水带来巨大挑战。为此,研究者们提出多种超疏热水表面的制备方法,然而这些方法往往制备方法复杂且对环境有害。为解决上述问题,本文使用有机硅树脂和高真空硅脂,提出了一种简便、环保的一步气相沉积制备超疏热水表面的方法,并探究了制备参数对表面润湿性和其它性能的影响,论文主要研究内容与结果如下:（1）利用一步气相沉积法,通过有机硅树脂制备出具有超疏热水性能的有机硅树脂表面（SHWRS）。研究表明,气相沉积过程中的沉积温度和沉积时间对SHWRS性能有重要影响。当沉积温度为390℃,沉积时间为3 h,表面具有最优异的超疏热水性,90℃热水接触角为157.7o±1.5o,滚动角为16.5o±0.7o。对SHWRS开展高温液滴碰撞实验,结果表明22-90℃的水滴均能弹跳脱离表面。此外,SHWRS对多种液体如酸碱性液滴、咖啡和乙二醇液滴均保持超疏液性。酸碱浸泡实验表明,SHWRS展现出一定的化学稳定性,在酸性溶液和碱性溶液分别浸泡2天和3天后,表面超疏水性保持稳定,但超疏热水性不稳定。同时,SHWRS在油下、热水和冷凝等恶劣环境中仍保持了优异的自清洁性能。（2）基于上述一步气相沉积法,改进原料,使用高真空硅脂制备出更为稳定的具有超疏热水性能的高真空硅脂表面（GHWRS）。研究表明,当沉积温度为390℃,沉积时间为3 h,90℃热水接触角可达到162.9o±2.5o,滚动角可达到5.8o±2.6o,表面超疏热水性能获得较大提升。酸碱溶液浸泡实验和胶带剥离实验结果表明,GHWRS具有优异的化学稳定性和一定的机械稳定性,在酸碱溶液浸泡5天后依然具有超疏热水性,胶带剥离5次后热水接触角依然大于150°。同时,GHWRS也能实现高温水滴碰撞脱离,对牛奶、丙三醇等多种液体也展现出良好的疏液性,并也能在油下、热水和冷凝环境中实现自清洁。本研究表明通过简单的一步气相沉积法即可制备出性质稳定、疏液性能优异的超疏热水表面,对于改善超疏热水表面制备方法,实现其在相变传热、自清洁和防烫伤衣物等领域的应用具有重要意义。
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