超疏水指水滴在表面呈球状,接触角大于150度真正具有本征超疏水的材料是不存在的,对于平整材料而言,最大的水接触角不过119度但是金属、陶瓷和高分子通过一定处理都可能获得超疏水性能,而途径无外乎两个。低表面能超疏水涂层原理?更多详情请大家跟着小编一起来看看吧!

低表面能超疏水涂层原理(1)

低表面能超疏水涂层原理(1)

超疏水指水滴在表面呈球状,接触角大于150度。真正具有本征超疏水的材料是不存在的,对于平整材料而言,最大的水接触角不过119度。但是金属、陶瓷和高分子通过一定处理都可能获得超疏水性能,而途径无外乎两个,一个是合适的表面粗糙形貌,另一个是低表面能物质修饰。

低表面能超疏水涂层原理(2)

低表面能超疏水涂层原理(2)

液体在固体表面的润湿特性常用杨氏方程描述。液滴与固体表面的接触角大,润湿性差,其疏液体性强;反之则亲液体性强。固体表面的疏水性与其表面能密切相关。固体表面能低,静态水接触角大,当水接触角大于90°时呈明显的疏水性。目前已知的疏水材料中有机硅和有机氟材料的表面能低,并且含氟基团的表面能依—CH2—>—CH3>—CF2—>—CF2H>—CF3的次序下降。—CF3的表面能低至6.7mJm2,在光滑平面上的水接触角最大,通过Dupre公式可计算为115.2°,长链碳氢基团的自组装有序单层膜的水接触角可达112°。而通常低表面能无序排列的有机硅、有机氟聚合物的水接触角分别为101°和110°。

固体表面的润湿性是由固体表面的化学组成和表面三维微结构决定的。通常有2种方法可提高固体表面的水接触角和疏水性:①通过化学方法改性固体的表面化学组成,降低其表面自由能;②改变固体表面的三维微结构,提高固体表面的粗糙程度。在光滑平面上通过化学方法降低固体表面的自由能来提高其疏水性是相当有限的,水接触角不超过120°。自然界很多植物叶子表面存在超疏水性,最典型的就是荷叶。德国波恩大学WBarthlott和CNeinhuis系统研究了荷叶表面的自清洁效应,发现荷叶表层生长着纳米级的蜡晶,使荷叶表面具有超疏水性,同时荷叶表面的微米乳突等形成微观粗糙表面(见图1),超疏水性和微观尺度上的粗糙结构赋予了荷叶“出污泥而不染”的功能,也就是荷叶效应(Lotus-effect)。