Анотація: Націлена на довгостроковий попит на погоду на супер-гідрофобні покриття для обладнання на свіжому повітрі, це дослідження розробило супер-гідрофобну систему покриття на основі силіконової гумової матриці. Завдяки поєднанню методу золь-гелю та методу розповсюдження порошку було побудовано мікро-нано подвійну масштабну структуру, а механізм підготовки, регулювання морфології поверхні та погодна стійкість покриття систематично вивчалися. Експерименти показують, що покриття все ще підтримує супер-гідрофобність (кут контакту> 150 градусів) в екстремальних умовах (низька температура, сольовий спрей, ультрафіолетовий, механічний знос), що забезпечує високоефективні рішення захисту для 5G комунікацій, силової ізоляції та морського обладнання.
Процес та механізм підготовки покриття
Соль-гель-метод для побудови енергетичної системи з низькою поверхнею
Використовуючи кінцевий гідроксил-фторований полісилоксан як плівковий матеріал, і 1Н, 1Н, 2H, 2H-PerfluOoCtyl Тритоксисилан як модифікатор, тривимірна структура мережі утворюється через реакцію конденсації гідролізу. Додайте осадений кремнезем (розмір частинок 20-40 нм) та фтор-розчинник, і використовуйте агент силану (KH-570) для досягнення неорганіко-органічного зв’язку інтерфейсу. Під час перетворення SOL в гелевий фторуєд мігрується на поверхню, утворюючи низький шар енергії поверхні (поверхнева енергія<10 mN/m), and at the same time, silica nanoparticles self-assemble into a porous structure with a contact angle of 153.2°±0.2°.
Метод порошку для побудови мікро-нано грубої структури
Використовуючи високотемпературну вулканізовану силіконову гуму (HTV) в якості матриці, кремнеземний порошок (розмір частинок 5-15 мкм) посипається і вилікується на 180 градусів. Ефект поділу фаз під час процесу затвердіння ПДМ призводить до вбудованого в матрицю частинок кремнезему, утворюючи мікро-нано композитну структуру, схожу на лист лотоса (фрактальний розмір 2.3-2.7). Шорсткість поверхні (РА) досягає 35,695 мкм, кут контакту збільшується до 157,7 градусів, а кут прокатки менше 5 градусів, досягнення функції самоочищення.
Стратегія оптимізації продуктивності вивітрювання
Підвищена адаптованість навколишнього середовища
Поліпшення УФ -резистентності покриття за допомогою фторудної модифікації: після 30 циклів чергування ультрафіолетового опромінення (313 нм) при 60 градусах та конденсації при 50 градусах кут контакту лише впав до 161,1 градусів, і супергідрофобність все ще зберігалася. Після випробування на старіння солі (35 градусів, 5% розчину NaCl, 500 год), поверхня покриття не була корозійною, а кут контакту був стабільним при більш ніж 152 градусах, завдяки фізичному бар'єрному ефекту кремнезему та хімічній інертності фтору.
Поліпшена механічна стабільність
Двошарова конструкція використовується для підвищення стійкості до зносу: нижній шар-це композитний шар PDMS/кремнію, а поверхневий шар-це фторидний шар. Після 300 потертостей наждачного паперу (навантаження 500 г) кут контакту все ще становить 159,9 градусів, а кут прокатки-7,5 градусів, що краще, ніж одношарове покриття (кут контакту після стирання<150°). In addition, the coating showed no cracking after thermal shock cycles (100 times) from -18°C to 150°C, and had excellent thermal expansion coefficient matching.
Типові випадки застосування
5G антена покриває протирегуляцію
У модельованому випробуванні на опад (48 год, інтенсивність дощу 10 мм/год), кут контакту крапель води на поверхні покритого кришки антени становив 165,1 градусів, кут кочення був<3°, and the signal loss (-0.05~-0.28 dB) was reduced by more than 90% compared with the uncoated antenna cover (-3.71~-5.17 dB), effectively solving the rain attenuation problem of 5G base stations.
Проти забруднення спалаху силових ізоляторів
Супергідрофобне покриття застосовується до композитних ізоляторів 110 кВ. У штучному забрудненні (Nacl+діатомічна земля, щільність золи 2,0 мг/см²) тест, напруга спалаху збільшується на 29,0% (легке забруднення) та 42,9% (суворі забруднення) порівняно зі звичайним покриттям RTV, що значно покращує надійність операції передачі.
Це дослідження досягло прориву в погодній стійкості силіконових гумових супергідрофобних покриттів за допомогою конструкції матеріалу та структурної оптимізації.
Майбутні дослідження будуть зосереджені на:
Розробка зелених систем розчинника для зменшення викидів ЛОС;
Інтеграція світних та електропровідних функцій для розширення сценаріїв застосування;
Оптимізація процесу розпилення для досягнення масштабного промислового виробництва.
Це покриття має важливу цінність просування в галузі захисту обладнання на свіжому повітрі та може забезпечити довгострокові рішення для захисту для розумних сітків, 5G комунікацій та морської інженерії.
