近年來，超疏水的自清潔防污涂層在學術界和工業領域都受到了廣泛關注。然而，許多超疏水涂層都存在著透明度低、耐久性差以及制備流程復雜等缺點，極大限制了它們在實際中的應用。近日，中國科技大學蘭州化學物理研究所的研究人員簡單的溶膠凝膠法和室溫噴涂工藝，制備了一種高透明度的超疏水涂層。這種涂層是用多孔的鏈狀二氧化硅納米粒子的自組裝來制備的，具有不規則的多孔結構，這種多孔的結構有利于減少光線在涂層表面的散射，進而提高透明度，因此將涂層涂覆在玻璃片上時，對可見光的透光率可達84.6%。這種涂層還具有良好的熱穩定性和防潮性能，在被破壞后還能夠多次迅速修復自身的超疏水性能。這種方法條件溫和、操作簡便、安全環保，且制備的涂層綜合性能優異，在實際應用中表現出廣闊的前景，也為解決超疏水涂層不耐久的問題提供了一個新方法。該成果發表在近期《Journal of Materials Chemistry A》上。

    1 制備流程

    ▲圖1 涂層的制備流程示意圖

    以二甲基二乙氧基硅烷為改性劑，通過納米二氧化硅粒子的自組裝在各種基材表面構造環保的透明超疏水涂層。

    2 涂層表面形貌與浸潤性

    ▲圖2 以玻璃片為基材

    （a） 所制得的涂層的3D-AFM照片。

    （b） 透明超疏水涂層在玻璃片表面的SEM及   其（c）3D-AFM照片。

    （d） 在透明超疏水涂層與水之間能看到氣泡形成的光亮界面。

    （e） 透明超疏水涂層對污水、咖啡及橙汁都表現出優異的防污能力。

    （f） 涂覆了這種透明超疏水涂層后，玻璃片的浮力明顯提高。

    ▲圖3 以打印紙為基材

    （a，b）未處理打印紙及（c,d）超疏水打印紙的SEM照片。

    （e） 超疏水打印紙對水的低粘附力測試過程。

    （f） 噴涂了透明超疏水涂層后，紙上的文字清晰可見，且水珠呈球形。

    3 透光度及防污性能

    ▲圖4

    （a） 玻璃片在涂覆前后的透光率變化。

    （b） 玻璃片在涂覆前后的反射光譜。

    （c–e）涂覆后的玻璃片的自清潔測試過程。

    （f） 涂覆后的玻璃片對污水沖擊的耐污測試。

    ▲圖5

    三種常見的液體污染物（泥水、咖啡及橙汁）傾倒在涂覆后的（a-c）紙張、（d-f）織物及（g-i）鞋子表面時，該涂層的防污能力測試過程。

    f） 噴涂了透明超疏水涂層后，紙上的文字清晰可見，且水珠呈球形。

    4 耐久性與修復能力

    ▲圖6

    （a） 在不同溫度下處理2 h 后，涂覆后的玻璃片表面的水接觸角變化 （插圖中是400℃中處理后的SEM照片）。

    （b） 在65℃、80%相對濕度的環境中0-80h過程中，涂覆后玻璃片表面的誰接觸角的變化（插圖是處理80h后的SEM照片）。

    （c）涂層的疏水性被破壞后，能夠快速恢復到超疏水狀態，并且外觀無明顯變化。

    參考文獻：Environmentally safe, substrate-independent and repairable nanoporous coatings: large-scale preparation, high transparency and antifouling properties J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 20277–20288

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責任編輯：殷鵬飛

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