近年來(lái)，超疏水的自清潔防污涂層在學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域都受到了廣泛關(guān)注。然而，許多超疏水涂層都存在著透明度低、耐久性差以及制備流程復(fù)雜等缺點(diǎn)，極大限制了它們?cè)趯?shí)際中的應(yīng)用。近日，中國(guó)科技大學(xué)蘭州化學(xué)物理研究所的研究人員簡(jiǎn)單的溶膠凝膠法和室溫噴涂工藝，制備了一種高透明度的超疏水涂層。這種涂層是用多孔的鏈狀二氧化硅納米粒子的自組裝來(lái)制備的，具有不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)，這種多孔的結(jié)構(gòu)有利于減少光線在涂層表面的散射，進(jìn)而提高透明度，因此將涂層涂覆在玻璃片上時(shí)，對(duì)可見(jiàn)光的透光率可達(dá)84.6%。這種涂層還具有良好的熱穩(wěn)定性和防潮性能，在被破壞后還能夠多次迅速修復(fù)自身的超疏水性能。這種方法條件溫和、操作簡(jiǎn)便、安全環(huán)保，且制備的涂層綜合性能優(yōu)異，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出廣闊的前景，也為解決超疏水涂層不耐久的問(wèn)題提供了一個(gè)新方法。該成果發(fā)表在近期《Journal of Materials Chemistry A》上。

    1 制備流程

    ▲圖1 涂層的制備流程示意圖

    以二甲基二乙氧基硅烷為改性劑，通過(guò)納米二氧化硅粒子的自組裝在各種基材表面構(gòu)造環(huán)保的透明超疏水涂層。

    2 涂層表面形貌與浸潤(rùn)性

    ▲圖2 以玻璃片為基材

    （a） 所制得的涂層的3D-AFM照片。

    （b） 透明超疏水涂層在玻璃片表面的SEM及   其（c）3D-AFM照片。

    （d） 在透明超疏水涂層與水之間能看到氣泡形成的光亮界面。

    （e） 透明超疏水涂層對(duì)污水、咖啡及橙汁都表現(xiàn)出優(yōu)異的防污能力。

    （f） 涂覆了這種透明超疏水涂層后，玻璃片的浮力明顯提高。

    ▲圖3 以打印紙為基材

    （a，b）未處理打印紙及（c,d）超疏水打印紙的SEM照片。

    （e） 超疏水打印紙對(duì)水的低粘附力測(cè)試過(guò)程。

    （f） 噴涂了透明超疏水涂層后，紙上的文字清晰可見(jiàn)，且水珠呈球形。

    3 透光度及防污性能

    ▲圖4

    （a） 玻璃片在涂覆前后的透光率變化。

    （b） 玻璃片在涂覆前后的反射光譜。

    （c–e）涂覆后的玻璃片的自清潔測(cè)試過(guò)程。

    （f） 涂覆后的玻璃片對(duì)污水沖擊的耐污測(cè)試。

    ▲圖5

    三種常見(jiàn)的液體污染物（泥水、咖啡及橙汁）傾倒在涂覆后的（a-c）紙張、（d-f）織物及（g-i）鞋子表面時(shí)，該涂層的防污能力測(cè)試過(guò)程。

    f） 噴涂了透明超疏水涂層后，紙上的文字清晰可見(jiàn)，且水珠呈球形。

    4 耐久性與修復(fù)能力

    ▲圖6

    （a） 在不同溫度下處理2 h 后，涂覆后的玻璃片表面的水接觸角變化 （插圖中是400℃中處理后的SEM照片）。

    （b） 在65℃、80%相對(duì)濕度的環(huán)境中0-80h過(guò)程中，涂覆后玻璃片表面的誰(shuí)接觸角的變化（插圖是處理80h后的SEM照片）。

    （c）涂層的疏水性被破壞后，能夠快速恢復(fù)到超疏水狀態(tài)，并且外觀無(wú)明顯變化。

    參考文獻(xiàn)：Environmentally safe, substrate-independent and repairable nanoporous coatings: large-scale preparation, high transparency and antifouling properties J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 20277–20288

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