Аннотация: Цель долгосрочной потребности в погодных сопротивлениях на супергидрофобных покрытиях для наружного оборудования, в этом исследовании разработала супергидрофобная система покрытия, основанную на силиконовой резиновой матрице. Благодаря комбинации метода Sol-GEL и метода распространения порошка была построена микронано-двойная грубая структура, а также систематически изучалось механизм препарата, регуляция морфологии поверхности и погодная сопротивление покрытия. Эксперименты показывают, что покрытие по-прежнему сохраняет супергидрофоббичность (угол контакта> 150 градусов) в экстремальных средах (низкотемпература, соляный распылитель, ультрафиолетовый, механический износ), обеспечивая высокоэффективные решения для защиты от 5G, изоляцию и морское оборудование.
Процесс подготовки покрытия и механизм
Sol-GEL Метод для построения низкоповерхностной энергии системы
Используя терминальный гидроксиловый полисилоксан в качестве пленочного материала и 1H, 1H, 2H, 2H-перффффлюороктил триэтоксисилана в качестве модификатора, трехмерная сетевая структура образуется в результате реакции конденсации гидролиза. Добавьте осажденный кремнезем (размер частиц 20-40 нм) и фторглеродообразные растворителя, и используйте агент с связью с силановым связью (KH-570) для достижения неорганического органического интерфейса. Во время преобразования Sol в гель фторид мигрирует на поверхность направленным образом, образуя низкий слой энергии поверхности (поверхностная энергия<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 порошка для построения микронано-грубой структуры
Используя высокотемпературную вулканизированную силиконовую резину (HTV) в качестве матрицы, порошок кремнезема (размер частиц 5-15 мкм) разбрызгивают и вылетают при 180 градусах. Эффект разделения фазы во время процесса отверждения PDMS приводит к тому, что частицы кремнезема внедряют в матрицу, образуя микронано-композитную структуру, сходную с листом лотоса (фрактальное размер 2,3-2,7). Шероховатость поверхности (RA) достигает 35,695 мкм, угол контакта увеличивается до 157,7 градуса, а угол прокачки составляет менее 5 градусов, достигая функции самоочищения.
Стратегия оптимизации производительности выветривания
Улучшенная экологическая адаптивность
Улучшенная устойчивость к ультрафиолетовому ультрафиолетовому покрытию за счет модификации фторида: после 30 циклов чередующегося ультрафиолетового облучения (313 нм) при 60 градусах и конденсации при 50 градусах, угол контакта упал только до 161,1 градуса, а сверхгидрофобичность все еще поддерживалась. После испытания на старение соль (35 градусов, 5% раствор NaCl, 500 ч), поверхность покрытия не была коррозирована, а угол контакта был стабильным при более чем 152 градусах благодаря физическому барьерному эффекту кремнезема и химическому инертность фторида.
Улучшенная механическая стабильность
Двойная структура используется для повышения сопротивления износа: нижний слой представляет собой композитный слой диоксида PDMS/кремния, а поверхностный слой представляет собой модифицированный фторид слой. После 300 ссадителей наждачных бумаг (загрузка 500 г), угол контакта по-прежнему составляет 159,9 градуса, а угол прокачки составляет 7,5 градуса, что лучше, чем однослойное покрытие (угол контакта после истирания<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.
Типичные случаи применения
5G антенна покрывает антиходовое ослабление
При смоделированном испытании осадков (48 ч, интенсивности дождя 10 мм/ч), угол контакта капель воды на поверхности покрытого антенного покрова составлял 165,1 градуса, угол катания был<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.
Анти-загрязняя вспышка силовых изоляторов
Супергидрофобное покрытие применяется к композитным изоляторам 110 кВ. В тесте искусственного загрязнения (NaCl+диатомовая земля, плотность золы 2,0 мг/см²) напряжение вспышки увеличивается на 29,0% (легкое загрязнение) и 42,9% (тяжелое загрязнение) по сравнению с обычным RTV -покрытием, что значительно повышает надежность линии передачи.
Это исследование достигло прорыва в сопротивлении погоды силиконовых резиновых супергидрофобных покрытий посредством конструкции материала и структурной оптимизации.
Будущие исследования будут сосредоточены на:
Разработка систем зеленых растворителей для сокращения выбросов ЛОС;
Интеграция светящихся и проводящих функций для расширения сценариев применения;
Оптимизация процесса распыления для достижения крупномасштабного промышленного производства.
Это покрытие имеет важную ценность продвижения в области защиты наружного оборудования и может обеспечить долгосрочные решения для защиты для интеллектуальных сетей, 5G-связи и морской инженерии.
