疏水性自清洁产品的研究进展 FLOMC

发布:防静电pc板 浏览:52次 发布时间:2020-6-19

随着环境污染的不断加剧,越来越严重的雾霾、油性烟雾、尾气废气等给建筑外墙等带来严重的侵蚀,影响其美观性、功能性及耐久性。耐沾污能力差是传统外墙材料普遍存在的缺点,在一定程度上制约了其应用。因此,针对目前外墙材料耐污能力不足的问题,具有自清洁功能的材料成为研究开发的热点 。

清洁被污染的建筑外墙等不仅需要较高的投入,而且表面活性剂的使用会对环境造成严重污染,因此具有自清洁效果的功能材料应运而生。自清洁材料能够借助雨水等自然条件冲刷保持户外物件表面干净,不仅能够降低维护费用,减少劳动力的需求,同时可以将对环境的污染降到最低,可广泛应用于高层建筑、幕墙、桥梁及汽车、风力发电等多个领域。

超疏水自清洁

超疏水表面通常是指水滴接触角 >150°,滚动角<10°的表面,水滴在其表面无法铺展而保持球形滚动状,从而达到滚动自清洁的效果 。可以类比自然界中荷叶超疏水自清洁现象。由于超疏水表面的特殊浸润性,使得其在自清洁、防腐蚀、防雾、防覆冰、油水分离、流体减阻等领域有广泛的应用 。

微小的水滴沉积在超疏水表面时,由于较低的表面能就会形成球形液滴,减小了水滴和基材表面的接触面积,此时水滴有较大的接触角,一般大于 150°。如果超疏水表面的表面能比污染物的低,则污染物就很难稳定地附着在其表面,自清洁的实现需要水滴与污染物颗粒接触,以水滴的滚动带走污染物。

自然界中普遍存在通过形成疏水表面来达到自清洁功能的现象,例如以荷叶为代表的多种植物的叶子和花、昆虫的腿和翅膀等均表现出低粘附、自清洁能力,这种现象被称为“荷叶效应”。“荷叶效应”的仿生学原理是自清洁技术开发的基础 。

20 世纪70 年代,德国波恩大学植物家 W.Barthlott 和 Neinhuis等系统地研究了荷叶表面的自清洁效应,通过电子显微镜观察发现荷叶表面生长着无数微米乳突,并且其表面覆盖着纳米蜡质晶体。2002 年,中科院化学所江雷等研究发现荷叶表面微米乳突上还存在纳米结构,乳突的平均直径为 5~9 μm,每个乳突表面还分布着直径约为 124 nm 的绒毛,研究还发现这些乳突之间也存在纳米结构(图 1)。大量研究证实,微米、纳米级的微观粗糙结构及具有低表面能的蜡质晶体的共同作用,使荷叶表面具有高水接触角、低滚动角,从而表现出超疏水自清洁效果。

超疏水自清洁表面的研究现状

获得超疏水表面的手段通常是降低表面能或在表面构造微纳米粗糙结构或者二者兼具。

超疏水表面由于其独一无二的表面特性具有极大的应用前景,但由于制备过程繁琐,产品耐候性差,在实际生产应用中还存在一定的局限性。

/

目前该领域需要突破的重点有以下几个方面:

开发简单易得、经济且环境友好的制备方法。目前制备超疏水表面的方法大多工艺复杂,条件苛刻,难以适用于大面积制备。比如应用在建筑外墙上的自清洁涂料,最好可以喷涂、滚涂等方式施工,并且可以室温固化,这一点对于自清洁涂料在建筑行业的应用有重要意义。

提高超疏水表面的附着力与耐候性。由于空气中大量的污染物颗粒会吸附聚集在固体表面,表面水滴的接触角会随时间的延长而减小,附着力逐渐降低,自清洁性也随之降低。

开发超双疏表面。超疏水表面一般都会表现出亲油性,不易被水润湿,存在静电吸附污染,为了提高超疏水表面的疏油性,开发具有超疏水/疏油性能的产品将是以后的一个发展方向。

COPYRIGHT 2017-2020 苏州辅朗光学材料有限公司专业提供:防静电pc板防静电pvc板防静电亚克力板防静电铝塑板
ALL RIGHTS RESERVED 页面版权所有
苏ICP备16011812号
访问阿里巴巴店铺
全国统一联系电话:
0512-63331786
COPYRIGHT 2017-2020 苏州辅朗光学材料有限公司
苏ICP备16011812号