具有较好稳定性的超疏水涂层

这篇文章主要介绍了以聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅纳米颗粒和十六烷基**氧基硅烷为原料，利用自旋涂覆技术在玻璃表面制备了超疏水涂层的技术。这样的涂层具有超疏水性，水接触角165±5°，倾斜角7±1°。此外涂层的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性均较好，同时在恶劣条件下也具有良好的润湿稳定性。

玻璃是日常生活中大家随处可见的物品，其应用广泛，但它的效率和性能是由环境决定的。例如太阳能电池板上的玻璃作为太阳能电池的透明防护装甲，由于表面污垢的堆积，其效率随着时间的推移而降低。为了使玻璃表面无灰尘，应保持超疏水性。超疏水表面静水接触角大于150°，倾斜角小于10°。这种自清洁的功能灵感来自大自然，比如荷叶表面，蝴蝶翅膀等。制备超疏水性材料的方法有很多种，旋涂是其中的一种，也是这篇文章主要采用的方法。

在这篇文章中，作者利用十六烷基**氧基硅烷(HDTMS)修饰的二氧化硅纳米颗粒和PMMA通过旋转涂层技术在玻璃表面形成超疏水涂层。作者进行这些步骤的主要目的是期望在玻璃表面生产化学、热和机械上稳定的超疏水涂层。随后，作者用扫描电子显微镜(SEM)解释了涂层的微观结构，傅里叶变换红外(FTIR)对涂层表面官能团进行了表征。作者还研究了液滴动力学，表明涂层玻璃具有自清洁功能。

上图为制备涂层的过程，主要分为三步。**步以1000转/分的速度30秒完成，**步以1500转/分的速度30秒完成，第三步以2000转/分的速度完成60秒完成。自旋涂膜后，在100℃的热风烘箱中干燥1 h。

上图表明，无涂层玻璃在水接触角为30±1°时表现出亲水性。在亲水性玻璃上涂上PMMA, SiO2和HDTMS，其水接触角为165±5°，表现出优异的拒水性。

上图表明，在477cm−1处的峰值与Si-O-Si有关，表明存在SiO2纳米粒子。此外，Si-O-Si显示了HDTM的变形振动，峰值在890cm处−1表示Si-OH基团STR 蚀刻振动。在1594cm−1处的峰值表示C=O拉伸振动，这表明PMMA在表面的存在。

上图是通过在无涂层和涂层玻璃上散布灰尘颗粒来评估现有涂层玻璃的自清洁性能。从图中可以直观的观察到，带有涂层的玻璃自清洁效果更好。

上图为水射流实验结果，实验表明水射流喷在镀膜玻璃上时，反方向反射，不会在玻璃表面留下任何一滴水。这显示了优良的拒水性质。随后，为了检验连续水射流的影响，上述试验在一个地方进行了1min，观察到即使在1min后，水也会反弹，表面没有留下一滴水，显示出镀膜玻璃的机械强度。

上图显示了将镀膜样品浸入不同的PH溶液中浸泡规定时间后测定的镀膜的润湿性能。观察到在浸泡一段时间后，水静接触角减小。在酸性溶液(pH 2)中，涂层可以在不改变其湿润特性的情况下存活12天。在这种高度腐蚀性的溶液中浸泡12天后，如SEM图像所示，镀层被破坏，接触角为90±3°。在PH=13的高碱性溶液中，镀膜可以存活6天，在低酸性，低碱性溶液中，镀膜可以存活三周左右。

上图是通过将镀膜玻璃样品在不同温度(125 ~ 200℃)下在热风炉中退火1小时，研究了涂层的热稳定性。观察到，接触角在175℃退火时没有变化。

总体来说，在本文中作者通过旋涂法制造的涂层表现出来良好的性质，其具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性，同时在恶劣条件下也具有良好的润湿稳定性。作者在文中也通过实验证明了该涂层的自清洁功能。