超疏油納米粒子及耐磨超疏塗層技術

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超疏油納米粒子及耐磨超疏塗層技術超疏水/超疏油納米粒子及耐磨超疏塗層技術，其他功能材料。

關鍵詞： 超疏水、超疏油、耐磨

目錄

應用領域

功能塗料與塗層

成果簡介

超疏現象在自然界中廣泛存在，例如荷葉、蝴蝶翅膀、水黽的足等，受自然界生物特性的啟發，具有特殊表面浸潤性能的超疏材料與結構被開發出來。超疏材料由於特殊的拒水和疏油特性，具有防腐、減阻、防冰、防水防潮等性能，可以廣泛應用於服裝、建築、金屬、航海、航空航天和管道輸送等領域。

超疏塗層由微觀粗糙幾何結構和低表面能材料組成，不同表面幾何結構可實現超疏塗層不同的性能，如倒梯形結構更易實現超疏水和超疏油特性。團隊根據超疏塗層結構特性，利用鏈狀二氧化硅納米粒子實現塗層表面超疏。鏈狀二氧化硅納米粒子為三維螺旋結構，具有各向異性，具備平躺、站立以及搭接等多種堆積方式，因此在高度方向可以形成雙層結構，提高塗層表面的粗糙度，從而實現超疏性能。利用鏈狀二氧化硅納米粒子構築的超疏塗層對水的接觸角可達170°，滾動角低於2°，對油的接觸角可達150°以上，滾動角低於10°，具備優良的超疏水/超疏油特性，並且可對低表面能液體如十六烷等實現超疏，可實現常規超疏水塗層無法實現的性能。塗層在防水、防油、金屬防腐、管道輸送減阻等領域具有廣泛的應用。塗層構築方式簡單，可通過噴塗或刷塗方式實現一步構築。

超疏塗層由於其微觀粗糙結構的特性，存在幾何結構強度差的問題，在外力作用下，粗糙結構極易被破壞，結構被破壞後，超疏塗層的性能會消失。引入聚合物樹脂粘結可有效提高超疏塗層幾何結構的機械強度，團隊基於該方法，結合鏈狀二氧化硅納米粒子三維螺旋結構的特性，通過鏈狀二氧化硅納米粒子納米化聚合物樹脂微球複合，通過高溫熱壓工藝實現構築在厚度方向具有自相似結構的耐磨超疏水塗層。具備自相似結構的超疏塗層的耐機械破壞性能和塗層穩定性大幅度提高，這歸因於塗層在厚度方向的層層相似特性，上端結構被破壞後，新產生的表面具有與上端相似的結構，保持超疏性能，從而實現超疏塗層的高耐久性。塗層具有優良的超疏水、超疏油和高耐久特性，水的接觸角可達170°，滾動角低於2°，對油的接觸角可達150°以上，滾動角低於10°。團隊對塗層的機械穩定性進行了表徵，塗層在10kPa壓力下循環摩擦200次、水衝擊25 h和200次凍融循環測試後，表面仍可以保持超疏水性能。團隊將塗層應用於空調換熱器中，解決了空調換熱器目前存在的結霜時間短、化霜時間長、防霜效果差等問題，實現了換熱器的防冰和快速除冰，降低了空調功耗，提升了室內舒適度。聚合物樹脂微球的引入使得塗層與不同基底具有良好的粘合力，通過噴塗熱壓或一步輥壓的方式，可實現在不同基底上構築耐磨超疏塗層，應用於金屬、混凝土、織物等基底上，實現防污、自清潔、防腐和防冰等性能，擴展超疏塗層的應用領域。

超疏納米粒子與耐磨超疏塗層的應用

經濟效益與社會效益

塗層應用領域廣闊，可應用於航天、建築、紡織等領域，實現自清潔、防污和防腐等性能。