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    陜西科技大學楊進副教授/宋浩杰教授課題組開發了一種具有自清潔、防熱水和抗腐蝕性能的超滑透明涂層
    2020-06-28  來源:高分子科技

      表面潤濕性是防護涂層應用的重要依據,也是表面科學的研究熱點。近年來,受自然界的啟發,研究人員通過構筑微納粗糙結構、引入低表面能材料或灌注潤滑液等方法,研制出了許多具有超低滑動角的疏水涂層,如超疏水和灌注型超滑涂層,這些涂層在自清潔、抗腐蝕、減阻降噪、防結冰等多個領域有著廣闊的應用前景。但是,微納粗糙結構的耐磨性較差,灌注潤滑液存在易損耗的缺點,極大限制了超疏水和灌注型超滑涂層的使用壽命。目前,開發不受微結構和潤滑液限制的液滴超滑涂層已成為該領域的重要研究方向。


      近日,陜西科技大學楊進副教授/宋浩杰教授課題組利用“共價接枝液體”的制備策略,以樹狀大分子聚酰胺-胺為固化劑,將聚硅氧烷刷共價接枝到環氧樹脂交聯網絡中,成功開發了不受微結構和潤滑液限制的液滴超滑透明涂層,該涂層的耐久性和穩定性較好,且呈現出優異的自清潔、防熱水和抗腐蝕性能,其成果Fabrication of Robust and Transparent Slippery Coating with Hot Water Repellency, Anti-Fouling Property, and Corrosion Resistance于近期在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上發表。


    圖1.超滑透明涂層的制備過程及其滑動性能


      第五代樹狀大分子聚酰胺-胺PAMAM擁有128個氨基,作為固化劑可以提供足夠的氫原子來誘導環氧樹脂的高度交聯,同時共價接枝單縮水甘油醚封端PDMS在涂層中形成聚硅氧烷刷,加熱固化即可得到超滑透明涂層。由于聚硅氧烷的低表面能效應和鏈段的高移動性,10 μL的水性液滴在涂層表面的滑動角可低至3°以下,滑動速度高達1.16 mm/s。


    圖2.超滑透明涂層的防熱水性能


      超疏水涂層微納米粗糙結構可以將氣體包覆在內形成固-液-氣三相界面,但在接觸熱水時易被蒸汽侵蝕變成Wenzel狀態。而超滑涂層的表面光滑,面對不同溫度的熱水均具有出色的滑動效果,80 °C熱水在涂層表面的滑動角仍低于5°,這在日常生活的防燙傷方面有著潛在的應用。


    圖3.超滑透明涂層的抗污染性能


      涂層對于泥漿、牛奶、墨水、果汁等溶液均表現出良好的防污效果。將噴涂有超滑涂層的馬口鐵片浸入這些溶液中數次,涂層的表面仍無任何溶液殘留。


      論文鏈接: https://doi.org/10.1021/acsami.0c06743

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