Sammanfattning: I syfte att den långsiktiga vädermotståndets efterfrågan på superhydrofoba beläggningar för utomhusutrustning utvecklade denna studie ett superhydrofobt beläggningssystem baserat på silikongummimatris. Genom kombinationen av sol-gel-metod och pulverspridningsmetod konstruerades en mikro-nano-dubbelskalig grov struktur, och beredningsmekanismen, ytmorfologireglering och väderbeständighet hos beläggningen studerades systematiskt. Experiment visar att beläggningen fortfarande upprätthåller superhydrofobicitet (kontaktvinkel> 150 grader) i extrema miljöer (låg temperatur, saltspray, ultraviolett, mekaniskt slitage), vilket ger högpresterande skyddslösningar för 5G-kommunikation, kraftisolering och marin utrustning.
Beläggningsprocess och mekanism
Sol-gel-metod för att konstruera lågt energisystem
Med användning av terminal hydroxylfluorerad polysiloxan som filmbildande material och 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl trietoxysilan som modifierare bildas en tredimensionell nätverksstruktur genom hydrolys kondensationsreaktion. Tillsätt utfällt kiseldioxid (partikelstorlek 20-40 nm) och fluorokolllösningsmedel och använd silankopplingsmedel (KH-570) för att uppnå oorganiskt organiskt gränssnittsbindning. Under omvandlingen av SOL till gel migrerar fluor till ytan på ett riktningsligt sätt för att bilda ett lågt ytenergikikt (ytenergi<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°.
Pulvermetod för att konstruera mikro-nano grov struktur
Med användning av vulkaniserat silikongummi med hög temperatur (HTV) som matrisen, sprutas och härdas kiseldioxidpulver (partikelstorlek 5-15 μm) vid 180 grader. Fasseparationseffekten under härdningsprocessen för PDMS får kiseldioxidpartiklarna att bädas in i matrisen, och bildar en mikro-nano-kompositstruktur som liknar ett Lotus-blad (Fractal Dimension 2.3-2.7). Ytråheten (RA) når 35.695 μm, kontaktvinkeln ökas till 157,7 grader och rullningsvinkeln är mindre än 5 grader, vilket uppnår en självrenande funktion.
Weathering Performance Optimization Strategy
Förbättrad miljöanpassningsbarhet
Förbättrad UV -resistens av beläggning genom fluoridmodifiering: Efter 30 cykler av växlande ultraviolett bestrålning (313 nm) vid 60 grader och kondens vid 50 grader sjönk kontaktvinkeln endast till 161,1 grader och superhydrofobiciteten bibehölls fortfarande. Efter åldringstestet för saltspray (35 grader, 5% NaCl -lösning, 500 timmar), korroderades inte beläggningsytan, och kontaktvinkeln var stabil vid mer än 152 grader, tack vare den fysiska barriäreffekten av kiseldioxid och fluoridens kemiska inerthet.
Förbättrad mekanisk stabilitet
En dubbelskiktsstruktur används för att förbättra slitbeständighet: bottenskiktet är ett PDMS/kiseldioxidkompositskikt, och ytskiktet är ett fluormodifierat skikt. Efter 300 sandpapper (belastning 500 g) är kontaktvinkeln fortfarande 159,9 grader, och rullningsvinkeln är 7,5 grader, vilket är bättre än en enskiktsbeläggning (kontaktvinkel efter nötning<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.
Typiska ansökningsfall
5G-antenn täcker anti-regn dämpning
I det simulerade regntestet (48 timmar, regnintensitet 10 mm/h) var kontaktvinkeln för vattendroppar på ytan av den belagda antennskyddet 165,1 grader, rullningsvinkeln var<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.
Antiföroreningsflashover av kraftisolatorer
Superhydrofob beläggning appliceras på 110 kV sammansatta isolatorer. I det konstgjorda föroreningen (NaCl+diatomaceous jord, askdensitet 2,0 mg/cm²) ökas flashover -spänningen med 29,0% (mild förorening) och 42,9% (allvarlig förorening) jämfört med vanlig RTV -beläggning, vilket avsevärt förbättrar pålitligheten för överföringslinjen. Slutförande och prospekt och prospekt)
Denna studie uppnådde ett genombrott i vädermotståndet hos silikongummi superhydrofoba beläggningar genom materialdesign och strukturell optimering.
Framtida forskning kommer att fokusera på:
Utveckla gröna lösningsmedelssystem för att minska VOC -utsläppen;
Integrera lysande och ledande funktioner för att utöka applikationsscenarier;
Optimera sprutningsprocessen för att uppnå storskalig industriproduktion.
Denna beläggning har ett viktigt marknadsföringsvärde inom området utomhusutrustning och kan ge långsiktiga skyddslösningar för smarta rutnät, 5G-kommunikation och marinteknik.
