什么是超疏水？超疏水材料、性能特点以工艺应用

70net永乐高 发布时间:2022/02/26 浏览次数:4102 分类:行业资讯

简介

超疏水材料是一种新型材料，广泛应用于各个领域，用于在金属材料领域则具有保护作用，起到了耐腐蚀的效果。实验证明经过加工该材料也能起到自清洁及耐磨的能力。随着超疏水材料应用的增加，所面临的问题也在变多，其稳定性成了该材料发展的研究之重。

聚四氟乙烯涂层不锈钢网表面及油水分离的SEM图像

制备方法

随着超疏水/超亲油材料成功应用于油水分离领域，人们发现这类材料固有的亲油性质会导致膜孔道堵塞，而且这类材料还存在重复使用性差，寿命短，力学性能较差等问题。所以研究者们致力于使用不同的方法如水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法、静电纺丝法、涂覆法、自组装技术、沉积法等其他方法研究出稳定性更好、具备多功能化(破乳等)的超疏水/超亲油膜材料。

水热法

水热法又称高压溶液法，是指利用高温、高压水溶液使得通常难于溶解或者不溶的物质溶解和重结晶，从而构建多级粗糙表面的方法。水热法制备的功能纳米材料具有容易得到取向性好且完整的晶体、实现均匀的掺杂、明显的降低反应温度，而且比较容易控制等优势。

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是指通过前驱体在液相条件下，进行水解、缩合反应，形成透明溶胶，在逐渐凝胶化及经过后续处理得到相应物相的方法。溶胶-凝胶法制备超疏水材料过程中具有反应过程易于控制，易于操作；制备的样品均匀性高；另外也可以通过改变工艺参数或者过程来获得不一样的材料。

刻蚀法

刻蚀法是指通过物理或者化学的方式在基材表面形成微纳米结构的方法，包括激光刻蚀、化学刻蚀、等离子刻蚀，光刻蚀等方式。刻蚀法可以在表面进行精准地操作和设计，但是成本较高，经济性较差。

静电纺丝法

静电纺丝法是指在外加电场下聚合物溶液或者熔体通过喷射最终固化形成纤维的方法。它一般适用于高分子材料。静电纺丝法制备的纤维既具有较大的比表面积，同时纤维上还具有小孔特殊结构，即孔隙率高。通过静电纺丝技术制备的超疏水膜材料具有过滤效率高、压降低等特点。

PSF/FEP混合基质膜的FESEM图像

涂覆法

涂覆法是一种简单快速获得不同形貌表面的方式，包括喷涂法、浸涂法，涂刷法和电泳涂装法。喷涂法是利用喷枪将含有活性颗粒喷成雾状，在基材表面沉积形成粗糙结构；浸涂法是将基材浸泡在活性溶液中，沉积附着形成涂装表面；涂刷法是将涂料直接涂覆在表面；电泳涂装法适合于水性涂料。

飞秒激光诱导聚四氟乙烯超疏水表面的耐久性

自组装技术

自组装技术是模仿自然环境分子自组装形成特地结构的颗粒，以分子水平构建功能材料表面的方法。具有粒径可控，分散性好，操作简便等优点，但是对条件控制要求严格。

沉积法

沉积法是一种低成本，简便有效地制备多级微纳米粗糙结构的方法，包括化学沉积法和电化学沉积法。化学沉积法是指基材在活性组分氛围中其表面发生化学反应，从而形成多级微纳米结构或改性表面；电化学沉积法是指采用阴极还原和阳极氧化的方式，在表面沉积形成微纳米结构。

通过以上各种方法如水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法、静电纺丝法、涂覆法、自组装技术、沉积法等其他方法在不同材料上(如具有可降解的蚕丝蛋白、聚多巴胺、单宁酸、化纤物质、矿物颗粒等)制备的超疏水/超亲油性的材料，可实现油包水乳浊液或者重油/水的分离，而且现今所制备的超疏水/超亲油性的材料在环境稳定性和化学稳定性上得到了很大的改善。但是无法很有效地分离轻油/水以及水包油乳浊液，同时也存在着一些问题比如目前许多方法在操作上比较复杂，成本相对较高，无法实现大规模的生产。

超疏水材料的应用

在各个领域，超疏水材料的应用不仅相当广泛而且有极大的进展。因其优异的超疏水性而具备防腐蚀、自清洁、防覆冰的性能，广泛运用于各个邻域，其中包括对金属材料、纺织材料、木材材料、生物组织、口腔医学等，由此可见超疏水材料有着巨大的发展前景和商业潜力。

超疏水材料的展望

随着超疏水材料应用在不断增加，其弊端也逐渐被发现。通过多方考证发现超疏水性的原理是通过微/纳米结构附着在其表面，使得物体本体与外界的接触面减小，所以这种微/纳米结构受到的局部压强也会更大，从而更易磨损。这是超疏水材料消耗快速，造成其不稳定性的主要原因。在以往超疏水材料中，机械稳定性和超疏水性成了此高彼低的局势，所以如何增强超疏水材料的稳定性成了未来超疏水材料的研究重点。

目前绝大多数超疏水材料的制备工艺面临如制备条件形势严峻、生产技术复杂、工艺时间长、疏水效果不明显等着诸多困难，这是导致其难以大量规模生产应用的原因，同时还应该注意到一些工业产业对于功能性超疏水材料的需求，在这样的形势下我们应该更加侧重低成本，工艺易于实现的环境友好型超疏水材料的制备。相信在不久的将来，以绿色，环保原料为主导的超疏水材料将占据为市场的主导地位，其效能也将能够完全满足广大人民和社会的需求。

参考文献：

[1]李国滨,刘海峰,李金辉,曾晖,李瑞,黎根盛,靳计灿.超疏水材料的研究进展[J].高分子材料科学与工程,2020,36(12):142-150.

[2]郭升亮,田永庆,韩媛媛,李亮.超疏水材料的研究进展[J].化工管理,2021(04):80-81.

70net永乐高是一家立足于深圳专注于氟改性聚酯纳米涂层材料研发制造与电子防护整体解决方案供应商，已获批国家高新技术企业，在精密电子制造工艺中为PCBA提供360度全方位防水、防潮、防腐蚀的纳米涂层保护，高效提升线路板在潮湿环境运行稳定性及降低故障售后率，是户外产品结构防水的黄金搭档，消费类电子一键防水防盐雾的好帮手，欢迎联系索取测试样品。70net永乐高官网：https://paiqinano.com

大量电子纳米防护涂层剂、配套喷镀设备、OEM代工服务等请关心“70net永乐高”微信公众号

纳米涂层剂理化性能详细参数直接点击：纳米电子防护涂层剂参数

技术咨询：赵先生：13048960888

标签:超疏水，材料，纳米涂层，工艺

上一篇: 冬奥会全面采用免涂装高强度耐候性钢技术是前所未有的

下一篇: 超疏水纳米涂层材料制作光伏组件面板，疏水耐磨兼具自清洁性能

相关文章