喷涂法制备透明超疏水涂层及其性能研究

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超疏水现象广泛的存在于自然界中,如荷叶表面、鸟类的羽毛、水黾腿部等,具有防水、防污、自清洁的性能,而被应用于汽车玻璃、光伏发电等产业的超疏水涂层不仅要有其本身的疏水性,还要有优异的透光性。本文采用喷涂的方法,分别制备了SiO2/PDMS涂层、SiO2/硅树脂涂层和SiO2凝胶涂层,研究其疏水性、稳定性和透光性,并分析水滴撞击超疏水表面的行为变化和能量变化,得到以下结论:制备的SiO2/PDMS涂层和SiO2/硅树脂复合涂层,能够实现超疏水表面,其中SiO2/PDMS涂层和SiO2/硅树脂涂层的疏水性、稳定性和透明性都受SiO2含量的影响。两者的超疏水涂层稳定性和透明性都随Si O2含量增大而有明显的下降,在SiO2含量相同的情况下,SiO2/硅树脂涂层有较好的稳定性,而SiO2/PDMS涂层有较好的透明性;制备的超疏水涂层都具有很好的自清洁和抗冰冻性能。通过溶胶凝胶法制备的超疏水Si O2涂层具有很好的透明性,但涂层的稳定性较差。超疏水涂层中具有明显的微纳粗糙结构,纳米粒子间的距离很大,储存了大量的空气。超疏水涂层具有很好的低粘附效果,水滴滴落到超疏水表面很容易弹起。水滴的铺展直径由初始高度和水滴大小决定;水滴撞击到超疏水表面的破碎取决于水滴的初始高度h和体积V,且破碎时存在一个临界值;水滴破碎后,破碎的小水滴带走大量能量,使得剩下的原始水滴弹跳高度下降,甚至离不开固体表面。综上所述,本课题通过喷涂法制备的涂层都具有超疏水性能,SiO2/PDMS涂层和SiO2/硅树脂涂层稳定性较好,透光性较差,而SiO2凝胶涂层透光性较好,稳定性较差,并且通过分析水滴撞击超疏水表面的行为和能量变化,为透明超疏水涂层的具体应用提供理论指导。
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