MDPI 线上研讨会 | 涂层技术的发展及应用

涂层技术的发展与应用

高速成像系统+微纳制造→推动涂层及界面发展

液体超疏水表面上长距离传输（液体碰撞高度梯度→制造出电荷密度梯度→长距离快速运动）

空气中总水量是陆地上所有水的六倍

空气中集水:

→荷叶效应:沙漠甲壳虫→亲疏水结合（疏水捕捉水雾，通过亲水定点的斑点，然后流到嘴里）

模仿松树针，区域限域效应→定向传输液滴

→猪笼草效应:水膜特别光滑

水浮，盐差，湿气（曲良体），纳米摩擦发电（水和Teflon摩擦），

Teflon has the potential to store/trap high surface charges.

不停的水滴撞击Teflon获得（富集）大量电荷密度，通过三极管设计使富集的电荷释放出来（Transforming the surface effect into bulk effect; Droplet is gate, and also the source of emergy.）

相变（气-液-固）是最有效传热方式

————————周峰——————

去润湿减少固-液界面阻力→天鹅在水中游走；

润湿（超亲水）减少固-固界面的摩擦→关节中骨头被组织液包裹

》》疏水涂层技术

超疏状态是一种热力学亚稳态，在受到压力，热冲击等条件下润湿状态易发生转变，且表面微结构容易受到机械损伤，表面修复困难（Cassie状态→Wenzel状态）。润湿状态的转变导致流体阻力的增大，污染物的粘附增加等负面影响

1.接枝聚硅氧烷分子刷

将聚硅氧烷链段锚固到固体表面，避免传统SLIPS表面中低表面能液体的损失，赋予表面爽滑性与低表面能特性。（在固体表面引入二氧化硅中间层，提升涂层的增加组装分子的结合位点与厚度，提高涂层的耐磨性）→超光滑表面，透光性非常好，厚度20nm，硅溶胶层的引入降低玻璃表面的粗糙度，降低了玻璃表面的漫反射，几乎排斥所有液体（除硅油外）→且尼龙布擦3000次不影响接触角和滑动角，耐紫外线60°，30天没问题，有机溶剂60°浸泡30天没问题，100w超声200小时没问题；

不受材料种类形状限制可在绝大多数材料表面涂装，工艺简单，两步浸涂，加热处理即可，材料合成步骤简单，成本低廉。

2.接枝全氟聚醚分子刷

→超双疏

往复式磨耗仪，1kg，载荷摩擦20万次不影响

3.可喷涂室温固化低表面能涂层

将氟链段引入丙烯酸聚氨酯体系中，赋予室温固化聚氨酯涂层光滑，低表面能特性。

室温固化，表面光滑透明，机械强度高

保证涂层疏油性能前提下，添加无机填料，降低成本，提升涂层硬度与耐磨性，当填料增加到一定程度，赋予涂层特定粗糙度后，表面呈现超疏水状态

该涂层为最外层罩面漆具有疏水疏油，自清洁效果，隔水隔气，提升防腐性能，还具有高光耐候，清漆透明，颜色可调，施工简单，室温固化等性能，在各种装备环境作为最外层防护涂层使用。

》》亲水涂层技术

猪笼草→SLIPS表面，液滴在SLIPS表面呈现出极低的滑动角，具有优异的耐污染，防结冰效果。→润湿迁移（RTV）涂层→仅通过范德华力保持的低表面能液体易损失，涂层材料表面耐久差→解决:通过强的（非）共价相互作用将低表面能液体固定到表面，实现牢固的SLIPS表面

起雾原理:材料和环境之间出现明显温差，水的饱和蒸气压减小到低于空气中的水蒸气分压，使水蒸气在材料表面凝结成水滴，出现起水雾的现象。

表面亲疏水改性防雾原理

亲水涂层防雾原理:通过在基底表面喷涂一层超亲水薄膜，能够使得水蒸气液化的小水珠铺展成为一层水膜，进而消除雾气。

疏水涂层防雾原理:通过在基底表面喷涂一层超疏水薄膜，能够使得基底表面高度疏水化，促使表面微小液滴融合成较大的水滴进而滚落。（不是很认可，防雨可以，防雾不太好）

1.便携涂抹防雾涂层（涂膜）

非离子表面活性剂，亲水聚合物复配材料

2.超薄膜防雾涂层（涂覆）

嵌段共聚物膜

过渡层+润滑层技术

施工工艺:喷涂/浸涂/淋涂+热固化（增加涂层附着力和强度）+UV固化（进一步增加涂层硬度和强度）

a）一种可通过热和UV进行自交联的防雾树脂，可单独或与硅溶胶共同制备防雾涂层；

b）涂层制备过程简单并且环保，无需添加其它有毒有机小分子引发剂，交联剂和催化剂等；

c）涂层使用过程安全环保，涂层中无其它有毒小分子残留和释放。

3.水性防雾涂层（室温固化）

水性聚氨酯-硅溶胶防雾剂

施涂方式:喷涂，擦涂（10-25min干燥，快干产品3-5min）

适用范围广泛，效果突出，中、长期适用（10-50天）

a）以亲水性聚氨酯聚合物为主体材料，通过亲水扩链剂和亲水链段的引入极大程度上赋予高分子链以亲水特性

b）与硅溶胶的复合和光固化功能基团的引入形成交联结构，有效成分不易流失，从而保障了长效性

c）更重要的是，不经过交联反应的涂层已经具备较长久的防雾功能，满足日常镜片、防护镜干态的使用需求

更长久的防护效果通过紫外光/热能量进行固化，以获得长效、耐磨的防露涂层

4.高硬度耐磨防雾材料（热固化和光固化）

双层结构亲水防雾涂层技术方案

含有光引发基团的耐磨性的树脂涂层→光化学接枝→刷状超亲水化学改性层→水化→减摩性能和结合力优良的防雾涂层

耐磨衬底层和超亲水改性层之间具有化学键合作用

固化方式:自干涂料涂装工艺+光化学接枝

工艺特点:该涂层通过旋涂方式涂装得到流平性好的涂层表干，在亲水溶液中直接进行光接枝即可得到完全固化高透光涂层。

5.自润滑防雾涂层（光化学改性）

表面接枝聚合物刷（最外层是疏水链）

把含有聚合物刷链的PET膜用透光胶黏剂粘在需要防雾的表面

摩擦系数降低