超耐磨超疏水硅胶块体材料:与简便环保的乳液制备法碰撞出怎样的火花?-纳米防水网 - 纳米防水超疏水前沿技术资讯平台!
你的位置:纳米防水网 > 防水资讯 > 行业新闻 > 浏览文章

超耐磨超疏水硅胶块体材料:与简便环保的乳液制备法碰撞出怎样的火花?

2019年07月19日 点击:

超疏水材料在航空航天、食品工业以及生物医学材料领域拥有巨大的应用前景。然而,生产方法的不环保和有限的耐久性仍然是超疏水材料大规模生产和使用的两大障碍。基于此,意大利理工的研究人员通过可大规模进行且环保的乳业反应方法,制备出耐久性超强的硅胶块体超疏水材料。首先是通过机械搅拌,制备出无表面活性剂的聚二甲基硅氧烷水溶液(PDMS)包水乳液,使得PDMS内部发生相分离,以此增加PDMS中孔隙率和提高微观结构粗糙度,将PDMS固化并打磨表面后,得到超疏水性的块体材料。同时,也可以将二氧化硅纳米粒子分散在水相中,以产生微米/纳米结构的整料,进一步提高粗糙度。并且,由于PDMS具有高弹性,块体材料的超疏水性在经过机械拉伸或压缩后都可得到保持。并且,该超疏水硅胶块体材料对刮刀、胶带剥离和手指擦拭,以及严格的砂纸磨损测试都表现出优异的耐久性。当暴露于腐蚀性溶液、紫外线、极端温度和高能量液滴的不利环境条件时,超疏水性也保持良好。该成果发表在近期《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

1
制备流程

▲图1

a)用于生产具有微纳结构的PDMS块体材料的乳液模板化方法。首先通过机械混合获得无表面活性剂的油包水PDMS乳液。在PDMS热固化之后,加热固体整料以使块体中的水分蒸发。经过打磨后微观纹理显现在块体表面。

b)水(染成蓝染色)和PDMS发生相分离以及油包水的PDMS乳液的照片。光学显微照片表明水微滴在PDMS中分散良好。

c)固化的PDMS整料的SEM图像。冲击水滴(染成红色的对比)在PDMS块体材料的微纹理表面表现出高度的流动性。


2
水含量的影响

图2 

a)随着前体乳液中水的wt%增加,PDMS块体材料的表面纹理的SEM图像。

b)孔径的直方图显示孔径平均值和扩散率随着水的wt%的增加而增加。 c)含有30%和70%水的乳液制成的整料的深度剖面图。

d)随着前体乳液的水重量%,剖面峰谷值增加。


3
形貌及性能的耐久性

▲图3

a)测试微观和微米/纳米结构整料的耐磨性的方法示意图。

b)使用P240和P600砂纸作为磨削试验面时,磨损距离与润湿性的函数。

c) P240砂纸磨损后的材料的SEM图像的表面纹理几乎与原始材料相同。 而用P600砂纸磨擦后,表面形态出现更明显的改变。 

▲图4 在PDMS整体材料上进行机械境耐久性与环境稳定性测试

a)刮刀,胶带剥离和手指擦拭测试来模拟实际的处理条件。

b)压缩试验(17 MPa),表面微观结构和润湿性不变。

C)超疏水整体沉浸在高浓度的碱性溶液中的照片,空气层仍然可见。

d)在外界自然环境和紫外线环境下样品的照片。

e)被加热到极高温度后的样品的SEM图像。当加热到300℃时,润湿性没有变化,加热到350℃后,液滴在表面仍然是活动的。


彩70登陆 166彩票注册 广东11选5 大信彩票平台 幸运赛车APP 123彩票登陆 广东11选5 广东11选5走势图 17彩票APP 106彩票登陆