屋顶暴露在太阳的辐射下,对建筑物的冷负荷起至关重要的作用[3]。屋顶在建筑内部的总冷负荷中占50%~60%[2],而空调能耗占建筑能耗的40%[4]。因此,研究人员根据红外能量占太阳总能量一半的特性[5],认为提高屋顶的红外反射率可解决这个问题。目前,有很多关于近红外反射涂层的报道[6~8]。Xue等[6]将金红石型TiO2、黑色颜料和丙烯酸乳液混合制备冷灰色涂层,能有效降低水泥板表面的温度。Jiang等[7]将互补色颜料与金红石型TiO2成对混合,制备出有明显降温效果的彩色冷灰色涂层。但是,室外涂层表面会受空气中灰尘的污染,使太阳光的反射率衰减 [9]。洗涤涂层可恢复太阳反射率[10],但是需要大量的人力和物力。
超疏水表面的自清洁特性而引起了广泛的关注。超疏水表面的水接触角(CA)不小于150°,滚动角(SA)小于10°时水滴才能从涂层表面带走污染物。近几年来,研究人员已经在金属[11, 12]、混凝土[13]、木材[14]、玻璃[15]等材料表面成功制备出具有自清洁性能的超疏水涂层。基于这些方法,制备出越来越多具有自清洁功能的太阳反射涂层 [16~20]。例如Qi等[18]将氟改性TiO2和SiO2混合物涂覆在蚀刻过的ASA树脂表面,使其具有出色的太阳反射性能和超疏水性能。Yang等[20]将苯乙烯丙烯酸乳液、TiO2、颜料和硬脂酸锌混合后喷涂在基材表面反射太阳光,并打磨涂层使其具有超疏水性。但是,这些涂层大都为单一的浅色或二次加工后才能具有超疏水性。PDMS具有较高的疏水性,和优异的耐候性和粘接性[21~23]。黄色的TCB材料具有极高的近红外反射率,在可见光区域也具有良好的反射性能[24, 25]。TiO2材料具有极高的可见光反射率和优异的近红外反射率[6~8]。鉴于此,本文使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为涂层的成膜材料,使用钛铬棕粉末(TCB)作为涂层填料,并添加金红石型二氧化钛(TiO2)提高涂层的可见光反射率,使用疏水二氧化硅(SiO2)以增强涂层的疏水性,用简单的一步刷涂法制备近红外反射超疏水黄色涂层并系统研究其性能。
1 实验方法
1.1 实验用材料
金红石型TiO2(S302,分析纯)；PDMS (10000 CP,分析纯),交联剂TEOS和有机锡催化剂DBDL(分析纯)；疏水性纳米SiO2(R202,分析纯)；环保型溶剂油[D65,CH3(CH2)nCH3(n=8~16),分析纯]；近红外反射颜料钛铬棕粉末TCB(BP515,分析纯)；普通黄色颜料IOY (313)(分析纯)。
1.2 涂层的制备
先配制PDMS溶液,将2 g的PDMS加入8 g的D65溶液中并磁力搅拌30 min,随后按PDMS：TEOS：DBDL=100：20：1的质量比依次加入0.4 g的TEOS和0.02 g的DBDL,继续搅拌5 min；接着依次将SiO2、TCB和TiO2加入PDMS溶液中。SiO2可增强涂层的超疏水性能,TCB能使涂层获得高近红外反射性能,TiO2用来提高涂层的可见光反射率。充分搅拌,直至所有材料完全分散在溶液中,得到涂料。最后用简单的一步刷涂法将涂料刷涂在水泥板上并在室温下固化12 h。为了分析涂层的太阳反射性能,用相同的方法制备了其它涂层,配方列于表1。
1.3 性能表征
用场发射扫描电子显微镜(FESEM, QUANTAF250, FEI)观察不同涂层的表面形貌。用接触角测定仪(Krüss DSA30)测量样品表面的接触角(CA)和滚动角(SA)。测试方法：在室温下将8 μL的水滴滴在样品表面,测量3个不同位置的CA并取平均值；用倾斜接触角测定仪配备的倾斜台,测量3次水滴刚好从表面滚落的SA并取平均值。根据ASTM E903-12标准[26],使用分光光度计(岛津UV3600)测量样品在200 nm~2500 nm波长范围内的光谱反射率。根据GB/T 37361-2019标准[27],使用超声波测厚仪(武汉普胜,TT110)测量涂层的厚度。根据GB/T 9286-1998中的标准[28],使用单刃切割工具在涂层的三个不同位置做格阵图形切割测试附着力。由涂层厚度和基材选定切割间距为2 mm,总共切割6次,所有切割都滑透涂层到达基材表面；切割完成后使用5 cm宽、7.5 cm长的透明胶带贴合在网格图形上；拿住胶带悬空的一端以60°的角度在0.5 s~1.0 s内平稳撕离胶带；剥离完成后,根据观察结果进行评级。根据GB/T 6739-2006中的标准[29],使用铅笔法测定涂层的硬度。先按照标准准备一个测试仪器,装置总重为750 g；然后用削笔刀将铅笔一端削去大约5 mm~6 mm木头并用砂纸将笔芯尖端打磨成直角；然后将铅笔固定在测试装置上,使测试装置与涂层之间保持水平状态,笔芯以45°的角度与涂层接触；当笔芯与涂层刚接触时立即以0.5 mm/s~1.0 mm/s的速度推动测试装置,将测试装置向远离测试者的方向推动7 mm的距离；如果没有出现超过3 mm的划痕,更换更高硬度的铅笔重复测试,反之则降低硬度。将样品置于紫外线老化试验箱中进行紫外线加速老化试验(武汉普生,LUV-Ⅲ),紫外灯的波长为340 nm,功率为35 W。使用3个紫外灯辐照样品,紫外灯与样品之间的距离为10 cm,每次辐照时间为24 h,照射10周期,测定每个周期的CA和SA,以此评价超疏水涂层的抗紫外线老化性能。
2 结果和讨论
2.1 涂层表面的微观形貌
图1给出了疏水SiO2的TEM照片。可以看出,SiO2纳米粒子的直径为5 nm~20 nm,呈球形,相互连接成聚集结构。图2a1~a3给出了IOY/PDMS涂层表面的SEM照片,可见IOY粉末呈不规则块状和针状,SiO2纳米粒子附着在IOY粉末表面。图2b1~b3给出了TCB/PDMS涂层表面的SEM照片,可见TCB颗粒为不规则棱柱形,固化的PDMS填充在粒子间的孔隙中,PDMS和TCB颗粒表面有一定数量的SiO2纳米粒子。图2c1~c3中TiO2/PDMS涂层的表面结构相似,球形TiO2颗粒布满涂层的表面,SiO2纳米粒子附着在TiO2颗粒和PDMS的表面。图2d1~d3给出了TCB60-TiO240/PDMS涂层的表面形貌,可见TCB颗粒和TiO2颗粒相互混合与PDMS和SiO2纳米粒子一起组成涂层表面。从图中还可见,每个涂层表面的纳米颗粒聚集成微米级团聚体, SiO2附着在PDMS和颗粒表面形成纳米级结构。这些团聚体与PDMS物理结合,形成粗糙的表面。
图1
图2
图2
不同涂层的SEM照片
Fig.2
SEM images of different coatings (a1-a3) IOY/PDMS, (b1-b3) TCB/PDMS, (c1-c3) TiO2/PDMS and (d1-d3) TCB60-TiO240/PDMS
2.2 表面润湿性
图3
图3
TCB60-TiO240/PDMS涂层的表面润湿性
Fig.3
Surface wettability of TCB60-TiO240/PDMS coating (a) without hydrophobic nano-SiO2 and (b) containing hydrophobic nano-SiO2
PDMS是典型的低表面能材料,纯PDMS涂层具有疏水性,其静态接触角约为110°[30],而微/纳米结构和表面能显著影响表面润湿性的主要因素[31~33]。因此,TCB60-TiO240/PDMS涂层表面上的微/纳米结构决定其是否具有超疏水性能。上述涂层的表面形貌表明,TCB60-TiO240/PDMS涂层的粗糙表面由微米级团聚体和附着在PDMS和颗粒表面的纳米SiO2组成,因此涂层具有微/纳米分级结构。图4给出了TCB60-TiO240/PDMS涂层表面的示意图。可以看出,PDMS与TEOS在DBDL的催化作用下发生缩合反应并交联成膜。涂层成膜时将微纳米粒子包覆于膜中,随着D65溶剂的蒸发,在重力的作用下PDMS向下移动,涂层表面产生均匀分布的孔隙和各种颗粒共同组成的粗糙结构。不含SiO2的涂层表面只有微米级粗糙结构,使涂层的接触角处于Wenzel状态；而含有SiO2的涂层有分级的微/纳米粗糙结构,能提高涂层表面的润湿性能[34],使粗糙表面的空气更容易被水滴困住,从而使表面的润湿行为从Wenzel状态过渡到Casey-Baxter状态,产生超疏水性能[35]。
图4
图4
TCB60-TiO240/PDMS涂层表面的示意图
Fig.4
Schematic diagram of TCB60-TiO240/PDMS coating surface
2.3 涂层的疏水稳定性
2.3.1 机械稳定性
机械耐久性较差,困扰着超疏水涂层的实际应用[36, 37]。在使用中超疏水涂层与其他物体发生机械摩擦,使其表面的微/纳米结构受到械破坏,使涂层失去超疏水性能。因此,必须测试和评估涂层的机械稳定性[38, 39]。图5a给出了砂纸磨损实验示意图。样品表面(7 cm×7 cm)放置在400目的砂纸上,在样品上方放一个质量为500 g的砝码。砝码以5 cm/s的速度沿着一个方向移动20 cm,然后拿起放回起点,为一个循环。图5b给出了涂层表面每次磨损后测出的CA和SA。图中,涂层表面无论循环1次还是10次其CA和SA值都分别达到152°以上和10°以下,并且没有明显的下降或上升。图6a和图6c分别给出了磨损1次和10次后的SEM照片,图6b和6d分别给出其局部放大图。从图6a和6c可见,涂层表面在砂纸磨损过程中受到机械破坏,并在循环10次后形成新的涂层表面。局部放大图6b和6d表明,经过砂纸磨损后涂层表面暴露出内部的纳米颗粒,这些颗粒与PDMS相结合构成新的微/纳米分级结构。同时,因砂纸磨损而改变的微米粗糙度对分层结构的疏水性的影响很小[30],因此涂层每次磨损后都形成新的超疏水表面。
图5
图5
砂纸磨损示意图、磨损循环期间的CA和SA、水流冲击示意图以及水流冲击循环期间的CA和SA
Fig.5
Schematic diagram of the mechanical robustness test (a), CAs and SAs of the coating surface during abrasion cycles test (b), schematic diagram of water flow impact test (c) and CAs and SAs of the coating surface during water flow shock cycles (d)
图6
图6
TCB60-TiO240/PDMS涂层经过1次和10次砂纸磨后的SEM照片
Fig.6
SEM images of TCB60-TiO240/PDMS coating after one (a, b) and 10 times of sandpaper wear (c, d)
图7a给出了附着力测试的示意图。依照国家标准GB/T 9286-1998[28],根据做过网格图形切割的涂层表面被胶带破坏的数量,确定涂层的附着力等级。图7b~d给出了附着力测试后表面的润湿性和测试结果。可以看出,样品表面经过胶带剥离后仍达到超疏水状态,涂层表面被破坏的数量小于15%,根据标准,其粘附能力可划分为2级。其原因是,涂料被刷涂在水泥基材上时,很容易渗透到基材表面的细孔中,当涂层成膜后加强了涂层与基材之间的结合力。图7e给出了硬度测试的示意图。根据国家标准GB/T 6739-2006[29],铅笔测定法可有效反应涂层硬度。图7f给出了硬度测试结果。观察6B铅笔的划痕可以发现,涂层表面没有发生永久的塑性变形,也没有可见的擦伤或刮破。但是,将铅笔的硬度提高到5B和6B时,涂层遭到铅笔明显的破坏,表明涂层的硬度可达到6B等级。PDMS是一种高分子材料,在交联成膜具有优异的柔韧性,同时丧失一定的硬度。因此,这种超疏水涂层不仅具有优异的机械稳定性,还具有良好的力学性能。
图7
图7
附着力测试示意图、附着力测试后表面润湿性测试结果、硬度测试示意图和测试结果
Fig.7
Schematic diagram of adhesion test (a), surface wettability after adhesion test and test results (b~d), schematic diagram of hardness test (e) and hardness test results (f)
2.3.2 化学稳定性
图8
图8
pH=1 HCl溶液、pH=7 NaCl溶液和pH=14 NaOH溶液的表面润湿性
Fig.8
Surface wettability in HCl solutions with pH=1,in NaCl solutions with pH=7 and in NaOH solutions with pH=14 (a) 0 h and (b) 3 h; (c) CAs and SAs
2.4 耐紫外线老化性能
疏水涂料对紫外线老化很敏感,因为涂层一旦老化涂层表面就出现微、纳米裂纹,水滴附着在涂层表面使其丧失超疏水性能[16, 17]。因此,涂层实施了紫外线照射实验以研究紫外线照射对其超疏水性的影响。图9a给出了紫外线照射后CA和SA的变化。可以看出,涂层从0 h到240 h的10次照射循环后其CA和SA没有明显的变化,表明其仍具有超疏水性。图9b和图9c分别给出了照射0 h和240 h后涂层表面的SEM照片。对比照射前后的SEM照片,可见涂层表面没有明显的裂纹。其原因是,PDMS材料具有Si-O-Si结构的主橡胶链和侧有机基团,使其既具有无机聚合物的耐热性又具有有机聚合物的柔韧性[21]。除了PDMS具有良好的耐候性之外,添加到涂层中的TiO2具有固有的紫外线吸收能力[23,41],有效地调整了涂层老化程度,使涂层使用寿命延长。由此可见,所制备的超疏水涂层具有优异的耐紫外线老化性能。
图9
图9
紫外线循环照射中涂层表面的CA和SA值、照射0 h和240 h后的涂层表面SEM照片
Fig.9
Value of surface CAs and SAs of coating in the UV irradiation cycles (a) SEM image of coating surface irradiated for 0 h (b) and SEM image of coating surface irradiated for 240 h (c)
2.5 基底对涂层性能的影响
为了研究基底选择对涂层的耐磨和耐紫外老化性能的影响,分别制备了以木材、载玻片、水泥板和铝片为基底的TCB60-TiO240/PDMS涂层,用砂纸磨损和紫外老化试验评估基底对涂层性能的影响。不同基底的涂层经过10次砂纸磨损后,使用Matlab软件将磨损样品的图片进行二值化并计算脱落面积占比。图10a给出了4种样品磨损后的脱落率。可以看出,木材、载玻片、水泥板和铝片基底的涂层脱落率分别为20.86%、60.26%、12.3%和51.99%。基底表面越光滑、空隙率越低其脱落率越高。这表明,基底影响涂层的耐磨性。图10b给出了240 h紫外线照射后涂层的CA和SA。不同基底的涂层经过240 h的紫外线照射后其CA和SA没有出现显著的差异都达到了超疏水效果。这表明,基底没有影响涂层的耐紫外线老化性能。
图10
图10
不同基材的涂层经过10次砂纸磨损后的脱落率和紫外线照射240 h后的CA和SA
Fig.10
Peeling ratio of different substrate coatings after 10 times of sandpaper wear (a) and CAs and SAs of different substrate coatings after 240 h UV irradiation (b)
2.6 近红外反射性能
不同涂层的反射光谱如图11a所示,光谱反射率和太阳反射率列于表2。可以看出,混合两种颜料涂层的可见光反射率随着TiO2含量的提高而提高,但是随着TiO2含量的提高混合两种颜料涂层的近红外反射率不断降低。由TiO2/PDMS涂层的反射光谱可见,TiO2材料具有极高的可见光反射率和较高的近红外反射率[6~8],因此适当的TiO2含量可提高涂层的可见光反射率和涂层的太阳反射率。从表2可见,TCB/PDMS、TCB80-TiO220/PDMS、TCB60-TiO240/PDMS和TCB40-TiO260/PDMS涂层的近红外反射率分别为0.917、0.885、0.858和0.852,太阳反射率分别为0.669、0.67、0.672和0.698。根据中国建筑节能标准(JG/T 235-2014)的要求[42],这4种涂层都符合国家标准。因此,为了对比涂层的太阳反射性能,选择一个晴朗的天气(环境温度为27℃~34℃,2021.7.6)测量涂层表面的实际温度。从上午8:00到下午17:00所有样品均暴露在阳光下,每隔30 min进行一次温度测量,结果如图11b所示。可以看出,IOY/PDMS表面的温度远高于其他样品,TCB/PDMS、TCB80-TiO220/PDMS、TCB60-TiO240/PDMS和TCB40-TiO260/PDMS表面的温度依次递减,TiO2/PDMS表面的温度最低,与表2所计算的太阳反射率一致。
图11
图11
不同涂层的光谱反射曲线、室外阳光照射时间对各种涂层表面温度的影响、TCB60-TiO240/PDMS涂层不同存放时间的光谱反射曲线以及水流冲击循环期间的NIR和SOLAR反射率
Fig.11
Spectral reflective curves of different coatings (a), effect of outdoor sunlight exposure time on the surface temperature of various coatings (b), Spectral reflection curve of TCB60-TiO240 /PDMS coating with different storage time (c) and NIR and SOLAR reflectance (d) during water flow shock cycles
表2 不同涂层的光谱反射率和太阳反射率值
Table 2
| Samples | Properties | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| UV | VIS | NIR | SOLAR | ||
| IOY/PDMS | 0.079 | 0.325 | 0.687 | 0.501 | |
| TCB/PDMS | 0.138 | 0.431 | 0.917 | 0.669 | |
| TCB80-TiO220/PDMS | 0.137 | 0.47 | 0.885 | 0.67 | |
| TCB60-TiO240/PDMS | 0.146 | 0.508 | 0.858 | 0.672 | |
| TCB40-TiO260/PDMS | 0.151 | 0.576 | 0.852 | 0.698 | |
| TiO2/PDMS | 0.091 | 0.949 | 0.835 | 0.847 | |
表3列出了不同厚度TCB60-TiO240/PDMS涂层的光谱反射率和太阳反射率值。从表3可见,刷涂1次、2次和3次的涂层其厚度分别为64.3 μm、132.6 μm、187.5 μm。随着厚度的增大涂层的紫外光和可见光射反射率没有明显的升高或降低,而近红外反射率明显不同,其原因可能是涂层表面TCB颗粒堆积不均匀。紫外光、可见光和近红外光三个反射区域分别占太阳总反射率的5%、43%和52%,一次太阳光的总反射率主要取决于可见光和近红外光区域的反射率。可见光区域的反射率是涂层的颜色决定的,而近红外区域的反射率是则由填料的粒径和晶型决定。虽然涂层的厚度对太阳反射率有一定的影响,但不是决定性因素。图11c给出了户外存放时间对涂层太阳反射率的影响。可以看出,刚制备的涂层在200 nm到1000 nm范围内的光谱反射曲线与放置12个月后的光谱反射曲线基本相同,只在近红外区域因TCB颗粒堆积不均匀而产生的细微区别。图11d给出了水流冲击实验中每次循环的近红外和太阳反射率值。可以看出,经过10次循环冲击后涂层的近红外和太阳反射率没有明显的变化,表明涂层在户外有极强的实用性。图12给出了TCB60-TiO240/PDMS涂层和IOY/PDMS涂层的红外相机照片,可见TCB60-TiO240/PDMS涂层的表面温度远低于IOY/PDMS涂层,具有明显的防晒性能。综上所述,TCB60-TiO240/PDMS涂层优异的太阳反射性能可极大地阻碍热量转换,由良好的防晒性能,可缓解热岛效应和降低建筑能耗。
表3 TCB60-TiO240/PDMS涂层不同厚度的光谱反射率和太阳反射率值
Table 3
| Number of layers | Thickness /μm | UV | VIS | NIR | SOLAR |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 64.3 | 0.146 | 0.508 | 0.858 | 0.672 |
| 2 | 132.6 | 0.066 | 0.502 | 0.914 | 0.695 |
| 3 | 187.5 | 0.064 | 0.488 | 0.904 | 0.683 |
图12
图12
涂层的普通相机和红外相机照片
Fig.12
Picture of coating by regular camera (a) and infrared camera(b)
2.7 自清洁性能
图13
图13
TCB60-TiO240/PDMS涂层的自清洁性能
Fig.13
Self-cleaning effect of the TCB60-TiO240/PDMS coating
3 结论
(1) 以PDMS为成膜材料并添加疏水SiO2、TiO2和TCB粉末,用简单的一步刷涂法可制备具有近红外反射功能的超疏水黄色涂层(TCB60-TiO240/PDMS),其CA和SA分别为155.2°和5.4°。
(2) TCB60-TiO240/PDMS涂层具有优异的机械稳定性,被砂纸磨损和水流冲击后仍具有超疏水效果,其附着力和硬度分别达到2级和6B等级。这种涂层还具有出色的化学稳定性,不同pH值的酸碱溶液在涂层表面都达到超疏水效果。
(3) TCB60-TiO240/PDMS涂层具有优异的耐紫外线老化性能,经过240 h的紫外线光照射后依然具有超疏水能力,表面没有明显的裂纹。
(4) TCB60-TiO240/PDMS涂层具有优异的近红外反射性能,其近红外反射率和太阳反射率分别为0.858和0.672。涂层的厚度、户外暴露和水流冲击对近红外区反射率的影响不大。涂层还具有自清洁性能。
参考文献
Global cooling updates: Reflective roofs and pavements
[J].
Urban mitigation and building adaptation to minimize the future cooling energy needs
[J].
Techno-economic and environmental performance assessment of radiative sky cooling-based super-cool roof applications in China
[J].
Influence of building envelopes, climates, and occupancy patterns on residential HVAC demand
[J].
Solar spectral optical properties of pigments-Part I: model for deriving scattering and absorption coefficients from transmittance and reflectance measurements
[J].
The methods for creating energy efficient cool gray building coatings-Part I: Preparation from white and black pigments
[J].
The methods for creating energy efficient cool gray building coatings-Part II: Preparation from pigments of complementary colors and titanium dioxide rutile
[J].
Optical properties across the solar spectrum and indoor thermal performance of cool white coatings for building energy efficiency
[J].
The effects of manufacturing processes and artificial accelerated weathering on the solar reflectance and cooling effect of cool roof coatings
[J].
Weathering of roofing materials-an overview
[J].
A fluorine-free superhydrophobic silicone rubber surface has excellent self-cleaning and bouncing properties
[J].
Microstructure and properties of superhydrophobic surfaces of HDPE/EPDM thermoplastic vulcanizate
[J].
超疏水HDPE/EPDM TPV表面的结构与性能
[J].
Anti-icng technology and effectiveness evaluation of super-hydrophobic bionic cement concrete pavement
[J].
超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价
[J].
Fabrication and characterization of superhydrophobic wood by etching polydopamine coating with sodium methylsilicate
[J].
甲基硅酸钠刻蚀聚多巴胺涂层构建超疏水木材及表征
[J].
One-step fabrication of transparent superhydrophobic surface
[J].
Cement based superhydrophobic coating with excellent robustness and solar reflective ability
[J].
Dark, heat-reflective, anti-ice rain and superhydrophobic cement concrete surfaces
[J].
Robust superhydrophobic surface for anti-icing and cooling performance: Application of fluorine-modified TiO2 and fumed SiO2
[J].
Superhydrophobic self-cleaning solar reflective orange-gray paint coating
[J].
Study of a super-non-wetting self-cleaning solar reflective blue-grey paint coating with luminescence
[J].
Thermal decomposition behavior of a thermal protection coating composite with silicone rubber: Experiment and modeling
[J].
Preparation of organosilicone anti-wear coating on PDMS membrane
[J].
PDMS薄膜表面有机硅耐磨涂层的制备研究
[J].
Plasma surface oxidation of 316L stainless steel for improving adhesion strength of silicone rubber coating to metal substrate
[J].
Preparation and properties of chrome antimony titanium buff rutile-clad hollow glass microspheres as composite pigment
[J].
钛铬棕包覆空心玻璃微珠复合颜料的制备及性能
[J].
Preparation and properties of medium-brightness energy-efficient coatings for building
[J].
中明度建筑节能涂层的制备及性能
[J].
Study on the wetting behavior and theoretical models of polydimethylsiloxane/silica coating
[J].
Preparation of superhydrophobic PDMS/PVDF nanofiber membrance and its phenol separation performance
[J].
超疏水PDMS/PVDF纳米纤维膜制备及其苯酚分离性能
[J].
Rational design of superhydrophobic, transparent hybrid coating with superior durability
[J].
Study on simple preparation and performance of industrial superhydrophobic TiO2 coating
[J].
工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究
[J].
Wettability behavior of nanodroplets on copper surfaces with hierarchical nanostructures
[J].
Rewritable superhydrophobic coatings fabricated using water-soluble polyvinyl alcohol
[J].
Facile preparation of mechanically durable, self-healing and multifunctional superhydrophobic surfaces on solid wood
[J].
Robust superhydrophobic graphene-based composite coatings with self-cleaning and corrosion barrier properties
[J].
Construction of super-hydrophobic structure on surface of super ferritic stainless steel B44660 and its corrosion resistance
[J].
A uniform and dense superhydrophobic film on the surface of super ferritic stainless steel B44660 was prepared via spontaneous polymerization of dopamine in the presence of low surface energy substances ODA and PFDT. Then the wettability, surface morphology and chemical structure of the steel with simple- and modified-dopamine coatings were characterized by means of water spray condensation experiment, scanning electron microscope (SEM), X-ray energy spectrum analysis (EDS), impedance spectroscopy and polarization curve tests. The results show that the super ferritic stainless steel with simple dopamine coating is hydrophilic, and however the super ferritic stainless steel surface with super hydrophobic coating has lower corrosion current density and higher coating resistance, the modification treatment can obviously improve the corrosion resistance of the simple dopamine coating on super ferritic stainless steel surface. The super-hydrophobic film formed on the surface of the simple dopamine coating presents large amount of "micro-nano structured air valleys", which prevents the diffusion of strongly corrosive chloride ions between the solution and the solid interface and the electrochemical reaction of the interface. Therefore, the corrosion current density is reduced, correspondingly improving the corrosion resistance of the coating.
超级铁素体不锈钢表面超疏水结构的制备及其耐腐蚀性能
[J].将多巴胺的自发聚合反应与低表面能物质ODA和PFDT结合,在超级铁素体不锈钢表面制备了均匀致密的超疏水薄膜。用水雾凝聚实验、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并使用三电极体系电化学工作站测试了超级铁素体不锈钢表面修饰前后涂层的阻抗谱和极化曲线。结果表明：修饰前超级铁素体不锈钢涂层表现为亲水性,修饰后表面有超疏水薄膜的超级铁素体不锈钢具有更低的腐蚀电流密度和更高的涂层电阻,修饰处理能明显提高超级铁素体不锈钢涂层的防腐蚀性。在涂层表面形成的超疏水膜具有“微纳米结构空气谷”,阻碍了强腐蚀性氯离子在溶液与固体界面间的扩散和迁移界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解,提高了电荷转移电阻,降低了电流腐蚀密度,从而提高了涂层的防腐蚀性。
Preparation and property of superhydrophobic phosphate cerium composite coatings on hot-dip galvanizing carbon steel
[J].
热浸镀锌层磷酸盐-铈盐复合处理制备超疏水膜层研究
[J].
A transparent superhydrophobic coating with mechanochemical robustness for anti-icing, photocatalysis and self-cleaning
[J].
Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar applications
[J].
