Гидрофобная жидкость своими руками: Гидрофобная жидкость своими руками

Антидождь для кузова

Существует антидождь и для кузова автомобиля. Хотя наличие капель воды и грязи на кузове не влияет на безопасность движения, однако портит его внешний вид. По своему принципу антидождь для кузова выполняет те же функции, что и для стекла, но имеет другой химический состав.

Сравнение кузова автомобиля до и после обработки антидождем

Это связано с тем, что в состав средства для стекол входит растворитель, который оказывает отрицательное воздействие на лакокрасочное покрытие авто. Антидождь для кузова помимо силиконовых полимеров содержит воск и растворитель, не наносящий вред ЛКП.

Силиконовая смазка как антидождь

Покупка фирменного средства обойдется в «копеечку», да и его эффективность неизвестна. Тщательно изучив химический состав средства, можно сделать его самостоятельно. Основой элемент средства — силиконовый полимер. В автомагазинах встречается средство для устранения скрипов в салоне автомобиля — жидкий силикон в виде спрея. При изучении состава вещества можно обнаружить, что в него входят те же силиконовые полимеры. Спрей стоит на порядок дешевле антидождя. Средство подойдет для нанесения на стекла авто, эффект будет тем же, что и после использования антидождя. Недостатками выбора средства являются:

• небольшой срок службы, ввиду отсутствия в составе спрея закрепителя;
• средство нежелательно к использованию для кузова автомобиля.

Силиконовая смазка-спрей наносится на стекла и тщательно втирается в них

Средство не обладает очистными свойствами, поэтому перед распылением спрея стекла необходимо тщательно вымыть и высушить. После распыления состав тщательно втирается в поверхность стекла губкой, салфетками или ватными дисками. В дальнейшем стекло полируется до полной прозрачности при помощи ткани, бумаги или салфеток.

Антидождь из парафина и Уайт-спирита

Для наиболее экономных можно использовать состав, который подойдет для обработки и стекол, и кузова автомобиля. Сделать состав своими руками не составит труда и не потребует больших затрат. Для приготовления антидождя потребуется всего 2 компонента — парафин и растворитель «Уайт-спирит». Эти ингредиенты стоят дешево и найти их не составит труда. Парафин в составе смеси предназначен для создания гидрофобного слоя. Для состава подойдет парафиновая свеча либо жидкий парафин — жидкость для розжига мангала.

В случае с парафиновой свечкой, для приготовления раствора ее необходимо измельчить для ускорения процесса растворения. Для этого можно использовать кухонную терку, мясорубку или нож. Подготовленную парафиновую стружку необходимо залить «Уайт-спиритом». При растворении важно соблюдать пропорцию — 1:20. На одну часть парафина приходится 20 частей растворителя. После полного растворения парафина состав готов к применению.

Антидождь из парафина и Уайт-спирита

После приготовления самодельный антидождь необходимо наносить на абсолютно чистую поверхность стекол и, при желании, кузов авто, которые необходимо предварительно помыть с автошампунем и моющим средством с нашатырным спиртом. После поверхность стекол стоит натереть салфетками до идеально прозрачного состояния.

Наносить антидождь можно только после полного высыхания поверхности. Для нанесения лучше использовать мягкую губку, ткань, ватные диски либо салфетки. После нанесения смеси требуется дать время для испарения растворителя. Затем поверхность полируется бумажными салфетками.

Нанесение антидождя из парафина и Уайт-спирита на автомобиль

Состав довольно прост в приготовлении и хорошо справляется со своей задачей. Недостатком можно считать относительную недолговечность нанесения состава — около 2 месяцев, а возможно и меньше, в зависимости от интенсивности дождей и количества моек машины.

Не стоит использовать другие растворители вместо «Уайт-спирита», так как они оказывают негативное воздействие на элементы ЛКП кузова автомобиля.

Подробнее про процесс изготовления и нанесения такого антидождя можете посмотреть в видео:

Антикоррозионная водоотталкивающая смазка WD — 40

О целом ряде полезных свойств смазки WD — 40 известно давно, основными из которых являются:

• вытеснение влаги;
• защита от влаги и предотвращение появления коррозии;
• очистка поверхности от клея, жира и битумных пятен;
• смазка деталей из металла.

Основные элементы, входящие в химический состав WD — 40:

• растворитель «Уайт-спирит»;
• ферромоны;
• необходимый для распыления углекислый газ.

WD-40 также может использоваться в качестве антидождя для стекол и кузова

Такой химический состав и задачи WD — 40 предопределили ее применение в качестве антидождя. Аэрозоль может применяться как для стекол, так и для кузова автомобиля. Процесс ее нанесения подобен случаю с парафиновым антидождем. Поверхности перед нанесением требуется отмыть, обезжирить и просушить. Аэрозоль после нанесения на поверхность тщательно втирается, и обработанные поверхности полируются. Недостатком применения средства является относительная недолговечность.

Суперконцентрат «Ленор» как антидождь

Суперконцентрат можно приобрести в любом хозяйственном магазине. Умельцы предлагают мерный колпачок этого средства разводить на 2 — 3 литра воды и просто заливать в бачок стеклоомывателя. Эффект будет «налицо» — вода будет скатываться с поверхности стекла даже без включения стеклоочистителей. К преимуществу метода можно отнести простоту приготовления смеси.

Антидождь своими руками на основе Ленора

Популярные производители антидождя

Если изготавливать антидождь своими руками не хочется или нет времени, то можно прибегнуть к специализированным средствам. К наиболее известным и распространенным маркам антидождя можно отнести следующие:

• Ампулы Aquapel. Наносится с помощью специального аппликатора, «живучесть» и работоспособность состава составляет 3 — 5 месяцев;

  Антидождь Aquapel

• Спрей Glaco. Втирается как в сухую, так и во влажную поверхность, эффект начинает пропадать примерно через 3 — 5 месяцев использования;

  Антидождь Glaco

• Liqui Moly. Пользуется спросом у авто- и мотолюбителей. Жидкость наносится на чистую салфетку, затем растирается по стеклу;

  Антидождь Liqui Moly

• Факрейн. Для нанесения его достаточно залить в бочок стеклоомывателя. Дворники сами втирают состав.

  Антидождь Факрейн

Заключение

Применение антидождя заводского производства способствует значительному облегчению жизни водителю в процессе езды, а также облегчению его кошелька. Покупка брендовых средств — удовольствие не из дешевых. Стоит ли переплачивать? Выбор за вами. Можно практически бесплатно довольствоваться тем же эффектом от антидождя, сделанного своими руками. Недостатком выбора такого средства будет их сравнительно небольшой срок службы.

Также стоит обратить внимание, что применение антидождя оказывает негативное воздействие на резиновые изделия автомобиля. Поэтому при нанесении средства автомобильные резинки нуждаются в предотвращении попадания на них антидождя.

Антидождь своими руками: 4 рецепта для стекол и кузова автомобиля

Водооталкивающая пропитка своими руками

Думаю, никому не надо объяснять, зачем выживальщику может понадобиться водоотталкивающая пропитка. Другое дело, что далеко не всегда есть возможность просто её купить. А если всё пойдёт именно так, как рассчитывают выживальщики – то возможности хоть что-то купить долгое время уж точно не будет. Но дождей и повышенной влажности при этом никто не отменял, так что сделать свою одежду и палатку водоустойчивыми – крайне хорошая идея. А если учесть, что такая ткань ещё и намного хуже пачкается, то становится понятно, зачем люди разрабатывают рецепты водоотталкивающей пропитки из подручных средств.

Есть три эффективных способа, позволяющих создать водоотталкивающую пропитку в домашних условиях. Но у них есть некоторые минусы, например, необходимость использовать ингредиенты, которые в дикой природе не найдёшь. Серьёзно, нам не известно, например, чем можно заменить хозяйственное мыло. Что касается других веществ, то с ними всё намного проще и в природе можно отыскать их аналоги. Итак.

Вариант 1

Нам понадобятся:

• хозяйственное мыло – 500 грамм
• сода (бельевая) – 500 грамм
• порошок канифоли – 500 грамм
• ацетон или этиловый спирт – 500 мг
• вода – 5 литров

Мыло измельчаем до состояния стружки. Можно использовать тёрку, можно просто настругать его ножом. Воду нагреваем, но не до 100 градусов, а до 70 – то есть чуть-чуть не доводим до кипения. Растворяем в ней мыльную стружку и соду. Порошок канифоли засыпаем в спирт, поскольку в воде он растворяется плохо, а в химическом растворителе, наоборот, хорошо. Спирт с канифолью выливаем в воду и тщательно всё перемешиваем.

Берём ткань, которую предстоит пропитать, и погружаем её в воду на 12 часов (не меньше). После этого вынимаем, слегка(именно слегка) отжимаем и раскладываем высыхать на горизонтальной поверхности. Вода испарится, но волокна окажутся пропитаны канифолью, поэтому станут вбирать жидкость намного хуже. На расцветку это не влияет, на прочность ткани – тоже. Конечно, водоотталкивающая пропитка не будет эффективной на 100 процентов, но ткань реально будет сохнуть намного быстрее, а намокать, наоборот, медленнее.

Если же порошка канифоли под рукой нет (а его скорее всего и не будет), то его вполне заменит обычная смола, которую можно просто собрать в лесу, особенно в хвойном. Это не сложно, но может занять много времени. Спирт можно получить, если хоть немного понимать принципы самогоноварения (об этом мы обязательно расскажем, но в другой раз). Соду можно получать из золы сожженных водорослей. Кстати, это довольно интересный момент. Дело в том, что некоторые рецепты подразумевают использование пищевой соды (гидрокарбонат натрия), а не бельевой соды (карбонат натрия). И по классике, для производства мыла использовалась именно бельевая сода, которую добыть намного проще. Так что мы будем использовать для нашей водоотталкивающей пропитки именно её.

Вариант 2

Нам понадобятся:

• вода – 10 литров
• хозяйственное мыло – 500 грамм
• квасцы – 500 грамм

Растворяем в 5 литрах тёплой воды мыло, погружаем туда ткань на некоторое время и вынимаем, слегка отжав. После этого растворяем в оставшейся воде все квасцы, снова погружаем туда ткань, на некоторое время оставляем, вынимаем и даём высохнуть.

Есть и другой способ – этап с мылом точно такой же, но раствор квасцов напыляется на ткань через обычный пульверизатор. Только нужно следить, чтобы нерастворимый осадок не забил выводящее отверстие. Напылять нужно до тех пор, пока жидкость не начнёт с ткани стекать. Далее даём ей немного подсохнуть и ещё раз наносим квасцы.

Вариант 3

Нам понадобятся:

• вода – 6 литров
• квасцы – 150 грамм
• уксуснокислый свинец – 150 грамм

Собственно, способ хорош тем, что нужные для водоотталкивающей пропитки ингредиенты можно найти в дикой природе. Сложно, но можно. Минус же состоит в том, что смесь, в которой предстоит вымачивать ткани – ядовита. Так что посуду как минимум нужно будет тщательно отмыть. Да, и работать лучше в перчатках.

Свинцовый сахар – старинный подсластитель, получаемый в результате кипячения виноградного вина в свинцовых котлах. Найти соли свинца сложно, но реально, обработать их укусом и получить ацетат – тоже. Что касается квасцов, то это сложные соли, в которых присутствует и щелочной металл, и металл обычный. Чаще всего квасцы бывают на основе алюминия и вполне себе могут встречаться в дикой природе.

Итак, в одной посудине растворяем уксуснокислый свинец (свинцовый сахар) в 3 литрах тёплой воды. Во второй – квасцы в аналогичном количестве. Дать им время отстояться, удалить осадок и слить растворы вместе. Дать им ещё несколько часов на отстаивание, удалить осадок и поместить туда ткань на сутки. После чего, высушить ткань не выжимая. Это придаст ей не только защиту от влаги, но и сделает её огнестойкой.

PS. Ах да, господа, никто не говорит, что “Вот как нефиг делать любой сможет найти нужные химические вещества в дикой местности!”. Мы прекрасно понимаем, что без хотя бы базовых знаний геологии и химии этого не выйдет. Тем не менее, теоретически это возможно, а с некоторой тренировкой станет возможно и на практике. Но нет, никто не говорил, что это просто.

Антидождь своими руками

Загрязнения на лобовом стекле и кузове автомобиля всегда были причиной волнения водителей. Следы от капель дождя и пыли имеют свойство прочно въедаться в поверхность, чем провоцируют появление трудно-выводимых пятен. Для борьбы с этой неприятностью используют эффективное средство антидождь. В специализированных магазинах оно стоит недёшево, но его запросто можно сделать своими руками. Результат приятно удивит.

Принцип действия средства

Антидождь – незаменимое средство в непогоду, особенно во время осенних дождей или весенней слякоти. Имеет водоотталкивающую функцию, чем обеспечивает лучший обзор дороги в пути. Благодаря этой жидкости образовывается плотное гидрофобное покрытие. Грязь, пыль, влага не задерживаются на поверхности. После обработки антидождевым препаратом струи воды превращаются в мелкие капельки, которые постепенно скатываются вниз. А во время движения авто разлетаются по разным сторонам.

Плюсы применения

1. Барьерная функция в борьбе с влагой на лобовом стекле.
2. Способствует улучшению очистке автостекол.
3. Удобное нанесение.
4. Длительный период действия.
5. Простота изготовления в домашних условиях.

Уникальность антидождя и в том, что его можно и нужно применять при обработке лобового и боковых стёкол. Многим покажется это излишним, но в непогоду средство покажет все свои преимущества.

Делаем антидождь самостоятельно

Многие автолюбители давно отметили, что изготовить водоотталкивающее средство намного дешевле самому, нежели купить в магазине. Единственный минус, с которым можно столкнуться – это поиск нужных компонентов. Но учитывая существенную разницу в цене, стоит потратить усилия. После обработки автомобиля барьерной жидкостью, отпадает необходимость в частом мытье транспорта.

Способ изготовления средства

• Для приготовления антидождевого покрытия потребуются самые обычные свечи из парафина. Десяти граммов вещества будет вполне достаточно. Затем, на мелкой тёрке необходимо натереть свечи до состояния порошка;
• Следующий компонент – растворитель. Опытные автолюбители рекомендуют использовать «Уайт-Спирит», потребуется не более ста грамм. Если нужно изготовить большее количество препарата – то действовать в той же пропорции (на каждые 100г растворителя по 10 г тёртого парафина). «Уайт-Спирит» разогревают на водяной бане. Желательно заранее хорошо проветрить помещение и включать конфорку только тогда, когда ёмкость с растворителем уже находится на плите (во избежание воспламенения).
• После того, как растворитель хорошо прогреется можно добавлять измельченный парафин. Регулярно помешивая, подождать пока парафиновый порошок не растворится полностью.

Вот и готово! Теперь нужно дождаться полного остывания смеси и можно приступать к обработке поверхности автомобиля. Для тех, кто боится работать с воспламеняющимися жидкостями, есть ещё один способ – просто соединить ингредиенты в одной посудине и оставить на несколько дней. Компоненты сами смешаются, просто ждать придётся дольше. У парафина есть специфический запах, не нужно пытаться от него избавиться. К тому же, он не токсичен. При активной эксплуатации авто, запах выветривается сам за считанные часы.

Как подготовить поверхность перед нанесением

Следует знать, что перед нанесением водоотталкивающей жидкости на поверхность автомобиля, стекла должены быть идеально чистым и сухим. Пригодится специальный шампунь для мойки авто, который растворяют в большом количестве тёплой воды. После «купания» необходимо дождаться полного высыхания машины и натереть лобовое стекло и стекло заднего вида специальным средством. И не забывать про боковые зеркала – их тоже нужно качественно очищать.

Теперь можно приступать к обработке антидождевым покрытием. Наносить его нужно только спонжами (губками) с неабразивной поверхностью, чтобы не поцарапать стекло. Или взять простые салфетки – они подойдут для одноразовой процедуры. Распределяют антидождь очень быстро, мелкими движениями, тщательно втирая в поверхность.

Самостоятельно приготовленный антидождь немного уступает своими качествами покупному. Ведь фирменные средства обеспечивают более стойкое покрытие и долговечность, но и стоимость намного выше. А домашнее изделие довольно экономично и удобно в использовании. Результат радует – после нанесения средства стекла автомобиля сияют как новенькие, и никакая непогода не страшна!

Компания «Стекляшка» не советует наносить покрытие непрофессионалам. Лучше использовать проверенные средства и опыт сотрудников нашей компании.

Подробнее об услуге «Антидождь» →

Гидрофобные покрытия для автомобиля

Мы любим свои автомобили. Порой, даже слишком сильно, иногда мы их балуем. Но, согласитесь, каждому приятно смотреть на сверкающий ухоженный кузов, сияющие кристально чистые стекла и фары, когда на лаке ни царапинки, а покрышки всегда как с полки магазина. Но за все надо платить, в том числе и за красоту и ухоженность автомобиля. Сколько и чем, вопрос другой. Его мы сегодня и поднимем.

Содержание:

1. Зачем используют гидрофобные покрытия
2. Эмали и грунтовки с водоотталкивающим действием
3. Виды покрытий для кузова
4. Средства для стёкол, антидождь
5. Делаем водоотталкивающее покрытие своими руками

Зачем используют гидрофобные покрытия

Вода — главный враг железа и внешних декоративных элементов, а в комплексе с пылью — это идеальное средство, чтобы за несколько лет уничтожить лакокрасочное покрытие кузова, добраться до металла и раздуть очаги коррозии. Тогда — все, молодость автомобиля заканчивается, начинается лечение. Гидрофобные покрытия для автомобиля способны предотвратить вредные для техники воздействия и продлить молодость любимой машине.

Идеальных условий эксплуатации не существует, как и не существует идеальных средств борьбы с водой, коррозией, царапинами и сколами на стёклах, выгорания краски и помутнения лака. Но попробовать можно. Вот что предлагают многочисленные сервисы, обещающие превосходный внешний вид кузову, фарам, стёклам. Цена обработки автомобиля корректируется в зависимости от размеров кузова и статуса авто, а в этой таблице она указана в вечнозелёных американских долларах.

Эмали и грунтовки с водоотталкивающим действием

Как видим, каждый состав имеет особенности и разную цену. Чем они отличаются и какое покрытие для кузова, стёкол и фар лучше, нужно разбираться. С внутренними поверхностями кузова и обработкой металла перед покраской все более-менее понятно. Для этого есть гидрофобные грунтовки и краски, мастики. Они наносятся либо перед покраской кузова, либо заливаются в полости под давлением и противостоят прямому контакту металла с водой.

Новые поколения гидрофобных покрытий предлагаются под самыми разными соусами. Среди таких материалов есть и бесполезные, или даже вредные для ЛКП или стёкол составы, но есть и такие, за которые стоит заплатить деньги хотя бы ради интереса. К декларациям производителей таких жидкостей и мастик стоит относиться скептически, поскольку их задача — продать и подсадить владельца на состав как можно на более длительное время. Но есть и достойные внимания средства.

Виды покрытий для кузова

Каждый из них можно отнести к определённой группе водоотталкивающих веществ:

1. Восковые средства. Самые недорогие и экологически чистые препараты. Они применяются как для полировки лака, так и для обработки сложных поверхностей в салоне. Они не слишком стойкие к царапинам, но пока держатся на поверхности, хорошо отталкивают воду.

2. Кремниевые составы. Прочные по части механических повреждений, их продают в виде лаков и эмалей.

3. Силиконовые покрытия. Образуют тонкую защитную плёнку. Достаточно прочные и износостойкие. Некоторые из силиконовых составов имеют стойкость к ультрафиолетовым лучам.

4. Тефлоновые составы, относятся к группе полимерных покрытий. Прочные и стойкие к царапинам.

5. Нано покрытие гидрофобное, отдельный ряд материалов, которые способны связываться с лаком и краской на молекулярном уровне, образуя прочную плёнку, по плотности не уступающую стеклу.

Это не весь ассортимент средств, но основная его часть. Каждый из них работает по-своему и защищает либо весь кузов, либо только фары, стекла. О стёклах, кстати, многие заботятся особенно рьяно.

Средства для стёкол, антидождь

Гидрофобные средства для лобового стекла не только охраняют его от сколов и пыли, но и стараются улучшить видимость во время движения под дождём или снегом. Кроме того, такие покрытия помогают очистить стекло дворникам, поскольку иней практически не намерзает на стекле, насекомые удаляются быстро, а при скорости выше 60-70 км/ч, стекло получает способность к самоочищению.

Стекло с нанесённом гидрофобным составом попросту отталкивает воду, если она и остаётся, то скатывается в капли, которые автоматически удаляются на высокой скорости, поэтому даже после определённого скоростного предела можно не использовать дворники и экономить жидкость в омывателе. Некоторые производители говорят об антибликовом эффекте составов.

Делаем водоотталкивающее покрытие своими руками

Каждое из этих веществ имеет свой определённый срок службы, а это значит, что через месяц-два или полгода придётся снова платить за нанесение, за состав и за полировку. Несмотря на это, можно изготовить гидрофобное покрытие своими руками. Оно не будет так долговечно, как фирменное, но по крайней мере, можно поставить эксперимент и определить, насколько такой состав необходим.

Состав гидрофобного покрытия чрезвычайно прост — парафин и уайт-спирит в соотношении 1/20. Парафин измельчается, заливается уайт-спиритом и очень долго и тщательно перемешивается до тех пор, пока не получится однородная масса. Готовый состав наносят на вымытый кузов, а полировать его можно только тогда, когда растворитель полностью испарится.

Таким образом можно сэкономить на дорогих составах, правда наносить самодельную смесь придётся гораздо чаще, чем заводскую. Удачных всем экспериментов, сухих и чистых дорог!

Читайте также:

Антидождь для стекла автомобиля. Обеспечь себе безопасность.

Студия стайлинга и тюнинга ReFormaStyling предлагает качественное обслуживание транспортных средств. Наш автосервис в СПб работает без выходных. Мы нанесем антидождь для стекла автомобиля в удобное вам время. Запишитесь онлайн, отправьте заявку или закажите консультацию менеджера по телефону. Вам ответят на вопросы, примут заявку, расскажут о услуге и цене.

Используем сертифицированное гидрофобное полироль-покрытие против осадков и наледи на стеклах. Соблюдаем технологию нанесения. Даем гарантию 6 месяцев — срок службы защитного средства. Мы предлагаем высокое качество по доступным ценам.

Что такое противоосадочная полироль

Антидождь для стекла автомобиля— специализированная автохимия, которая значительно улучшает обзор водителя при неблагоприятных погодных условиях. Средство создает покрытие, которое не позволяет образовываться потекам и пленке из капель дождя на автостеклах. Даже в сильный ливень они остаются чистыми, с высоким коэффициентом светопропускной способности и светоотражения.

Полироль, помимо водоотталкивающего, также обладает свойствами:

1. грязе- и пылеотталкивающим;
2. предотвращающим налипание мошек;
3. защищающим стекло автомобиля от следов брызг из-под колес;
4. противообледенения (антидождь упрощает очистку наледи).

Покрытие существенно увеличивает срок службы щеток дворников и уменьшает расход стеклоомывателя.

В чем польза нанотехнологии для водителя

Автовладельцу выгодно купить антидождь для стекла не только в целях повышения безопасности движения в непогоду. Гидрофобное покрытие делает стекла гладкими. Заполняет микротрещины, небольшие сколы, царапины. Это предотвращает образование потертостей. Автостекла дольше остаются прозрачным и с хорошим обзором. Средство используют для лобового, заднего и ветровых стекол, фар, зеркал.

Как работает антидождь для стекол авто: реальный эффект

Водоотталкивающее нано-средство соединяется с автостеклом на молекулярном уровне. В составе кремнийорганические производные, органический растворитель, полимеры, силикон. Формула антидождя создает барьер, который уменьшает адгезию осадков со стеклом автомобиля. Дождевые потоки, снег, наледь очищаются под воздействием воздушных потоков во время движения транспортного средства.

При скорости от 60 км/ч, очищение происходит без участия дворников. То есть водителю не нужно их подключать. Капли дождя и грязи скатываются по влагобарьеру, не оставляя следы. Задействовать стеклоочистители придется только при сильном ливне. Но и в этом случае обзор для водителя остается прекрасным, так как жидкость удаляется со стекла мгновенно и без разводов.

Стоит ли наносить антидождь для стекла автомобиля своими руками

Качественная гидрофобная полироль служит более полугода. Но при условии, что соблюдена технология обработки автостекол. Если нарушен один из процессов, эффективность антидождя существенно снизится. Или срок службы сократится до 1—2 месяцев. Производители дают инструкцию применения. Однако есть нюансы, которые знают только специалисты.

Лучше заказать услугу нанесения антидождя на стекла профессионалам. В этом случае автовладелец будет уверен в результате. Мы работаем с проверенными противоосадочными покрытиями хорошо зарекомендовавших себя брендов. Идеально знаем процесс обработки, тонкости и секреты.

Обращайтесь в наш автосервис. Вы останетесь довольным результатом, обслуживанием и ценой. Рады быть полезными!

гидрофобное покрытие для автомобиля своими руками

Ключевые слова: самовосстанавливающееся лакокрасочное покрытие кузова лексус что это, где купить гидрофобное покрытие для автомобиля своими руками, полировка защита кузова.

novoceramic купить в Серпухове, смывка для старых лакокрасочных покрытий, анализ лакокрасочного покрытия, локальный ремонт лакокрасочного покрытия автомобиля в новосибирске, керамическое покрытие щипцов отзывы

локальный ремонт лакокрасочного покрытия автомобиля в новосибирске Гидрофобное покрытие кузова для автомобиля: как сделать своими руками. Рубрика: Инструкции. Причем подобные составы для автомобиля я уже испытал на собственном примере и могу сказать, что нанесение гидрофоба дает результат. Использовать его или нет, решайте сами. Разновидности. Как сделать антидождь своими руками Сегодня мы поговорим про антидождь для стекол и кузова и способы его изготовления. Разные погодные условия, особенно в весенне-осенний период, и эксплуатация авто на разных покрытиях приводит. Антидождь для автомобиля своими руками. Средство антидождь приготовленное своими руками используется не только для. После нанесения на стекла и кузов авто этот состав образует тонкую гидрофобную пленку, которая надежно защищает поверхности от влаги и грязи. Вода не. Рецепты антидождя для стекол и кузова автомобиля своими руками. Парафин в составе смеси предназначен для создания гидрофобного слоя. Для состава подойдет парафиновая свеча либо жидкий парафин — жидкость для розжига мангала. В случае с парафиновой свечкой, для приготовления раствора ее. Благодаря своему гидрофобному покрытию, стекла автомобиля, обработанные антидождем, будут отталкивать воду от. В этой статье мы расскажем о том, как создать антидождевое покрытие своего автомобиля своими руками за 10 минут. Антидождь для стекла авто своими руками: назначение, рецепты, пошаговые действия. Такой полироль заполняет микротрещины, царапины и другие дефекты. После этого автомобилю достаточно набрать определённую скорость во время дождя, как вода под потоками воздуха сама будет слетать, не мешая. А вот антидождь превращает гидрофильное покрытие в гидрофобное. Если вы также ищите хороший рецепт для обработки стекла или кузова автомобиля, который не сложно реализовать своими руками, можно рассмотреть антидождь в нескольких вариациях. С их помощью обрабатываются поверхности. Как сделать средство антидождь своими руками. Далее нанести это средство как на стекла, так и на кузов автомобиля. Она сохранит некоторые части кузова, где есть микроцарапины и сколы лакокрасочного покрытия, но это только в том случае, если подобные процедуры обработки проделывать регулярно. Антидождь для автомобиля — это средство, которое предназначено для защиты стекол. Антидождь для авто своими руками. Можно выделить четыре способа изготовления антидождя. негативное воздействие на лакокрасочное покрытие; требует втирания, полировки стекла после нанесения. Смесь парафина. керамическое покрытие щипцов отзывы покрытие керамическим лаком автомобиля нержавеющие сталь с керамическим покрытием

купить измеритель толщины лакокрасочного покрытия авто керамическая плитка на полиуретановое покрытие novoceramic купить в Сургуте самовосстанавливающееся лакокрасочное покрытие кузова лексус что это полировка защита кузова novoceramic купить в Серпухове смывка для старых лакокрасочных покрытий анализ лакокрасочного покрытия

Шаг влево – шаг вправо, и хорошего покрытия не получится. Поэтому обязательно нужно учесть толщину родного лакокрасочного слоя, наличие пластиковых элементов и частей из сплавов. Все они нагреваются с разной скоростью. А если лак размягчится, то вся работа насмарку. P.s. Напомню о том, что проблема на ЛКП возникла на двух автомобилях марки Mercedes, на который наносилась вышеуказанная продукция, в вышеуказанном центре, с разницей в один месяц, а результат конечный один. К сожалению не самый лучший. Полирующая смесь с наносапфировой структурой. Средство универсальное, подходит для любых лакокрасочных покрытий, вне зависимости от состояния. Оно замечательно справляется с устранением царапин и микрозадиров, освежает цвет и деликатно снимает поврежденный слой лака толщиной 0,5-3,0 мкм, который подвергся воздействию внешних факторов. Воск карнауба образует новую защитную пленку. По отзывам пользователей, эффект хорошо заметен уже после первого применения. Причем, это касается не только новых, но и старых машин. Кроме флакона с полиролем, в комплект входит аппликатор для нанесения состава ровным слоем, а также салфетка для протирания кузова. Наверное, каждый здравомыслящий человек, имеющий в собственности автомобиль, мечтает, чтобы верный железный друг как можно дольше радовал глаз хозяина блеском лакокрасочного покрытия. Средства защиты ЛКП (лакокрасочное покрытие) кузова автомобиля, чтобы машина сверкала как новая. Летом у многих автовладельцев увеличивается количество поездок. У некоторых это еженедельные визиты на дачу, а у некоторых настоящие путешествия на время отпуска. Одни из главных врагов автолюбителей — пыль и грязь. Хочется, чтобы машина всегда была чистой и аккуратной, но погода или дорожные условия диктуют свои условия. Первыми страдают кузов и фары. Это может затруднить передвижение на автомобиле или даже. 5 наиболее эффективных способов защиты лакокрасочного покрытия кузова автомобиля. ЛКП обеспечивает автомобилю не только презентабельный внешний вид, но и защищает кузов автомобиля от повреждений, которые. Для того чтобы не мыть любимый автомобиль и при этом защищать его от грязи и коррозии, стоит обратить внимание на такое средство. Машину с таким покрытием можно смело выгонять на отечественные дороги при любых погодных условиях. Что касается срока службы защитного слоя, то производитель. Какие средства нужно испоьзовать против окррозии автомобиля и грязи. Если кузов автомобиля предварительно обработать на зиму специальными средствами, оказывающими грязеотталкивающий эффект, машину можно защитить от грязи. Поможет в этом воск или керамическое покрытие. Воск. Грязь попадает на внешнее покрытие автомобиля и переносится внутрь салона особенно зимой или весной, когда тает снег. Она очищает покрытие автомобиля от любых защитных слоев, нанесённых ранее, т. е. восков и герметиков. Вред самой краске жидкость не приносит. Стиральный порошок. Услуги автомобильной мойки стоят сравнительно недорого, но если регулярно заезжать, то за месяц набежит довольно приличная сумма. Грязь на кузове появляется не только в плохую погоду, но и когда на улице стоит жара. Выбирайте средства для ухода за автомобилем на Ozon.ru. Быстрая доставка. Круглосуточная поддержка. Каждый день новые акции. Широкий ассортимент. Гарантия качества. Быстрая доставка. Выгодные цены Продавец: Интернет-магазин Ozon.ru. Адрес: Рос

гидрофобное покрытие для автомобиля своими руками

Полирующая смесь с наносапфировой структурой. Средство универсальное, подходит для любых лакокрасочных покрытий, вне зависимости от состояния. Оно замечательно справляется с устранением царапин и микрозадиров, освежает цвет и деликатно снимает поврежденный слой лака толщиной 0,5-3,0 мкм, который подвергся воздействию внешних факторов. Воск карнауба образует новую защитную пленку. По отзывам пользователей, эффект хорошо заметен уже после первого применения. Причем, это касается не только новых, но и старых машин. Кроме флакона с полиролем, в комплект входит аппликатор для нанесения состава ровным слоем, а также салфетка для протирания кузова. .мыть машину воском на мойке самообслуживания, следует разобраться с тем, что из себя представляет данное покрытие. горячий воск имеет жироподобную консистенцию, размешивается в горячей воде для нанесения на автомобиль и образует устойчивое покрытие, часто содержащее ингибиторы. Программа воск на мойке самообслуживания — функция нанесения холодного жидкого воска на кузов автомобиля. Основное предназначение воска — защита лакокрасочного покрытия машины. Услуга нанесения воска на поверхность автомобиля присутствует на любой мойке самообслуживания. Она осуществляется уже на последнем этапе мойки автомобиля и предназначена для того, чтобы придать покрытию характерный блеск и, кроме того, защитить от появления коррозии, мелких царапин. Принцип действия простой — Вы загоняете машину в бокс, вносите средства (наличные или жетоны) и начинаете мойку. Имеется на выбор несколько программ: Предварительная мойка, чьей главной задачей является увлажнение грязи. Для достижения лучшего результата поливать автомобиль. Хотел бы, поднять тему: как, авто моете на мойках самообслуживания?. И что? Покрытие для выставок под софитами — это одна категория, а для езды. Этот воск смоется на первой мойке даже слабощелочным шампунем, еще и пыль будет. Воск действительно защищает покрытие автомобиля. Тонкая пленка препятствует проникновению влаги через сколы и микротрещины краски к металлическим панелям кузова. На мойке предлагается воск, распыляемый под давлением из пистолета. Кроме того, такой спрей продается и в баллончиках для. Как правильно мыть машину на мойке самообслуживания?. Покрытие кузова воском не только растягивает временной отрезок между посещениями мойки, но. Сама же технология нанесения воскового покрытия на автомобиль достаточно проста, но при этом должно соблюдаться несколько условий. Как пользоваться мойкой самообслуживания, нужен ли машине воск и как правильно держать пистолет, чтобы отмыть. Достаточно обратить внимание на мойку самообслуживания: как пользоваться услугой поведаем в статье. Как пользоваться мойкой самообслуживания. Чтобы не чувствовать себя. Начинать мойку автомобиля нужно с нанесения на кузов активной пены. Давление воды из форсунки пистолета на мойках самообслуживания порядка 110 бар (на ручных около 180. Применение воска рекомендуется после каждой мойки. Магия? Ну что вы, двадцать первый век на дворе, это всего лишь современные технологии! Для того, чтобы сохранить чистоту автомобиля, не обязательно подпрыгивать с шаманским бубном и взывать к небесам с просьбой избавить мир от дождя. Достаточно загля. гидрофобное покрытие для автомобиля своими руками. покрытие керамическим лаком автомобиля. Отзывы, инструкция по применению, состав и свойства. Если вы решили воспользоваться толщиномером, то сразу же возникает вопрос: а какая же должна быть толщина лакокрасочного покрытия автомобиля? Для 99% автомобилей заводская толщина лкп находится в диапазоне 80-170. Всем здравствуйте! Сегодня, благодаря хорошим людям, поделившимися журналом моей машины, просмотры выросли в разы 🙂 Спасибо вам большое. Просто приятно. За цифрами не гонюсь, но раз уж столько народа, надо дальше. Лакокрасочное покрытие новых тойот уже более тонкое и соответственно менее стойкое. В частности, владельцы RAV4 отмечают, что на капоте легко образуются сколы при попадании в него гравия. К счастью, устранить мелкие. Обязательно нужно измерить толщину ЛКП кузовного каркаса. Для измерения ЛКП таких деталей нужен специальный прибор, способный работать по алюминию. Переключение между черным и цветным металлом обычно. Современное высококачественное лакокрасочное покрытие дает любому конкретному автомобилю марки Тойота отличную и надежную защиту от возможных агрессивных воздействий окружающей среды. Таблица толщин ЛКП. Таблица толщин лакокрасочного покрытия автомобилей. Марка. Модель. Толщина мкм (микроны). Толщина mils (милсы). На лакокрасочном покрытии даже у нового автомобиля есть царапины. Покрытие отталкивает воду и грязь. Это свойство сохраняется весь срок службы. Обработанная керамикой машина меньше пачкается, мыть ее. Покраска Тойота (TOYOTA). Специалисты нашей автомастерской осуществляют профессиональную покраску марки ТОЙОТА и кузовной ремонт всех моделей ТОЙОТЫ на высоком уровне.Автомобили марки Тойта (TOYOTA). 25 октября 2019. Какая толщина краски на автомобиле? Этим вопросом задаются многие, ведь сегодня взять толщиномер в аренду и проверить толщину слоя ЛКП на автомобиле, самый быстрый способ узнать битый автомобиль или нет. В статье рассказано, что такое ЛКП автомобиля, какая толщина лакокрасочного. Что такое лакокрасочное покрытие автомобиля и какая у него толщина на разных моделях. Кузов автомобиля – это важнейшая и самая дорогая часть. Тойота Центр Измайлово. г. Москва, ш. Энтузиастов, 2, Балашиха, Московская. Кузовной ремонт Toyota — это полный комплекс услуг по ремонту кузова, сохранение надёжности автомобиля, гарантия на механические детали.

Антидождь для стекла автомобиля своими руками из 2 компонентов

Содержание статьи

Такое средство как антидождь для стекла автомобиля появилось на Российском рынке относительно недавно, но уже завоевало популярность на рынке вспомогательных средств для автомобиля. Хотя большинство производителей держат в секрете состав своей продукции, можно приготовить его самостоятельно. Как приготовить антидождь своими руками? Давайте разберёмся подробнее в данном вопросе.

Дополнительно рекомендуем прочитать информативную статью нашего специалиста о том, как работает датчик дождя.

Возможно, вас также заинтересует статья эксперта, в которой рассказывается о том, что такое жидкое стекло для авто и каковы его функции.

Также советуем прочитать очень интересный материал, который содержит подробную информацию о Гравитексе для авто.

Механизм действия и компоненты состава антидождя

Промышленный антидождь для стекла автомобиля содержит в своём составе полимеры и органические растворители. Кроме этого, присутствуют силиконы. При нанесении средства на поверхность, создаётся тонкая плёнка, она же даёт поверхности гидрофобные свойства, при этом не мешая хорошему обзору дороги.

Вся жидкость, попадающая, на обработанное лобовое стекло не оседает на нём, а стекает под действием силы тяжести. Это объясняется тем, что уровень сцепления воды и обработанной поверхности становится меньше. Защитные свойства такого покрытия действуют не только во время дождливой погоды, но и в период заморозков — помогают бороться с инеем, льдом, даже с грязью и городской пылью.

Помимо защитных свойств, средство улучшит внешние качества поверхности, придав ей дополнительный блеск.

Защитный эффект может держаться от одной недели до нескольких месяцев. От качества состава, зависит устойчивость образованной плёнки к неблагоприятным условиям внешней среды, а также к механическому воздействию.

Форма выпуска средства для стёкол

Сейчас в магазинах можно встретить разнообразные варианты антидождя:

1. Салфетки. Они пропитаны специальным составом. Обладая высокой ценой, отличаются недолговечностью. Подойдут скорее для каких-либо чрезвычайных ситуаций, а не для постоянного пользования.
2. Жидкость. Специальный состав наносится при помощи ткани. Неудобство заключается в том, что при использовании, как правило, уходит избыточное количество средства, потому что контролировать объём уже нанесённого слоя представляется сложным. Но с опытом придёт и умение использовать меньшее количество вещества.
3. Спрей. Удобство состоит в том, что такая форма, позволит нанести состав равномернее. Герметичность упаковки, гарантирует то, что ни одна капля не потратится впустую.
4. Капсулы с составом. Одна капсула — одно использование. Объём средства в капсуле обычно рассчитан на покрытие всего лобового стекла.
5. Губки, пропитанные составом. Самый бюджетный вариант для автолюбителей.

Сравнение различных форм средств

Все перечисленные виды антидождя имеют как свои плюсы, так и минусы. Рассмотрим этот момент подробнее.

Техника нанесения

Конечно, в первый раз будет сложно равномерно распределить состав на поверхность. Лучше доверить это дело профессионалам. Но мы не любим лёгких путей и предпочитаем экономить. Для более эффективного нанесения важно следовать ряду правил:

1. Тщательно помыть стекло, которое потом будет обработано. Важно помнить, что мыть надо тем средством, которое не оставит плёнки после себя. Самая простая обработка — с помощью хозяйственного мыла.
2. Натереть поверхность стекла хозяйственным мылом и дать постоять 5 минут.
3. Тщательно смыть мыло большим количеством воды.
4. Вытереть насухо чистой тряпкой. Ткань должна быть натуральная и без ворса. Главное — не трогать стекло руками, чтобы не оставлять следы.
5. Нанести на поверхность состав и с помощью тряпки из микрофибры втирать в течение 10 минут. Делать это надо очень тщательно, уделяя внимание месту где будут работать дворники.
6. В течение 15 минут средство должно подсохнуть.
7. Новой или чистой тряпкой снова протереть стекло. При этом уберутся излишки средства.

В дальнейшем, при езде на автомобиле в ненастную погоду, можно заметить качество проделанной работы или срок окончания эффекта. Если состав нанесён хорошо, то падающие капли будут образовывать ровный шарик и скатываться с поверхности. В том случае, когда вода не образует шар, а размазывается по стеклу, то гидрофобные свойства последнего уже на исходе.

Желательно обрабатывать машину в прохладную погоду, так как разогретое стекло затруднит процесс нанесения. А также лучше обрабатывать в помещении, где на поверхность не будут воздействовать солнечные лучи.

Частое применение дворников ускорить смывание защитной плёнки.

Рецепт приготовления антидождя своими руками

Можно заморочиться немного самому и приготовить антидождь своими руками. Рецепт средства довольно простой и все его составляющие можно спокойно приобрести, а некоторыми мы пользуемся в своей жизни постоянно. Кроме того, самодельный антидождь обойдется нам гораздо дешевле фирменного.

Ингредиенты

Вот компоненты, которые нам понадобятся:

• уайт-спирит,
• восковая свеча.

Технология приготовления

Процедура состоит из следующих этапов:

• натрите свечу на тёрке;
• залейте её уайт-спиритом;
• перемешайте до полного растворения свечи;
• оставьте на несколько часов в тепле.

Приготовленная жидкость очень горючая и требует аккуратного использования!

Несмотря на то, что получившийся состав не будет уступать магазинным аналогам по защите стекла от воды, данное средство всё же обладает недолговечным гидрофобным эффектом. Возможно, такой состав немного ухудшит видимость, особенно в ночное время.

Нанесение

Обработка поверхности ничем не отличается от нанесения магазинного антидождя. Важно помнить, что состав наносится на тщательно вымытую и просушенную поверхность. Приготовленную жидкость следует вылить на тряпку из микрофибры или другую ткань из натурального материала. Тщательно втереть и оставить высохнуть. Далее, чистой тряпкой следует пройтись по стеклу заново, убрав лишнее.

Заключение

В заключение можно сказать, что покрытие стекла антидождём придаст ему не только гидрофобные свойства, но и улучшит внешний вид. Применение качественных составов поможет улучшить обзор дороги во время непогоды и уменьшить блики при ярком свете солнца. В то же время, антидождь для авто своими руками можно приготовить относительно просто и дешево, главное — найти нужные компоненты и следовать рецепту.

Пожалуйста, оцените этот материал!

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Как сделать поверхность гидрофобной или гидрофильной?

Говорят, противоположности притягиваются, но это не так, если сравнивать гидрофобные и гидрофильные поверхности. Соедините их вместе, и вы либо все мокрые, либо сухие, как кость. Мы сравнили поверхности с покрытием и преимущества управления влажностью. Вот что мы узнали.

Гидрофобные поверхности

Гидрофобная поверхность — это водоотталкивающая поверхность с низкой поверхностной энергией, которая сопротивляется смачиванию.Измерения угла смачивания влаги классифицируют поверхность как гидрофобную, если угол смачивания капли воды превышает 90 градусов. Если угол контакта превышает 150 градусов, поверхность будет классифицирована как супергидрофобная. Вода будет прыгать прямо с поверхности, как показано на этом видео.

Узнайте больше о том, как наши покрытия могут улучшить ваши продукты и процессы.

У влагоотталкивающей поверхности много преимуществ. В их числе:

Есть вопрос об этом блоге или об управлении влагостойкостью? Щелкните поле ниже, чтобы обсудить вашу заявку с одним из наших специалистов по покрытиям.

Есть вопрос? Свяжитесь с нашей командой технической поддержки

Гидрофильные поверхности тоже имеют свои преимущества. Что такое гидрофильные поверхности? Это субстраты с высокой поверхностной энергией, которые притягивают воду и позволяют смачивать поверхность. Обычно они имеют угол смачивания капель менее 90 градусов. Многие поверхности, как правило, более безопасны для воды, в том числе стекло, сталь или нержавеющая сталь, а также многие покрытия и краски.Конечно, результаты испытаний могут зависеть от шероховатости поверхности и поверхностной энергии проверяемого материала.

Узнайте, как улучшить влагостойкость, устойчивость к загрязнению и коррозию. Получите презентацию нашего вебинара.

Преимущества влажной поверхности включают.

Как получить поверхность, соответствующую желаемому уровню влагостойкости?

Вам не нужно радикально менять материал или конструкцию продукта, чтобы изменить характеристики влажности.К счастью, мы предлагаем силиконовые барьерные покрытия с широким спектром возможностей управления водными ресурсами.

Хотите более устойчивое к коррозии или инертное покрытие с низким углом контакта поверхности? Попробуйте SilcoNert® 1000 или Silcolloy®. Если вы ищете инертное покрытие, не слишком влагоотталкивающее, выберите SilcoNert® 2000. Требуется гидрофобное или супергидрофобное покрытие? Дурсан® или наше новое покрытие Notak® могут помочь. Обратите внимание, что наше покрытие Notak проходит предварительное бета-тестирование, поэтому у нас ограниченные возможности для этого покрытия.Свяжитесь с нашей группой технической поддержки, чтобы обсудить ваше применение, и мы будем рады дать рекомендации по покрытию.

Чем ниже свободная энергия поверхности покрытия, тем больше угол смачивания. Например, наш новый процесс нанесения покрытия Notak на алюминий или нержавеющую сталь снизит свободную энергию поверхности до 84%. Чтобы узнать больше о Notak, скачайте наш технический паспорт Notak.

На сравнительном графике выше показаны водоотталкивающие свойства каждого из наших покрытий по сравнению с нержавеющей сталью; каждое покрытие имеет определенные области применения и преимущества.Перейдите к нашему руководству по применению, чтобы получить подробную информацию о каждом из наших покрытий.

Олеофобные поверхности:

Жидкости с низким поверхностным натяжением, такие как масло или органические растворители, предназначены для смачивания поверхности для максимальной смазки или растворения. Но что, если вы отделяете органику или не хотите, чтобы поверхность намокала? Водоотталкивающие материалы, такие как ПТФЭ, неэффективны в отталкивании масла. Вот как выглядят масло и гексадекан при нанесении на поверхность из ПТФЭ.

Мы приклеили наш новый фторсодержащий материал Notak® на шероховатую поверхность из нержавеющей стали, чтобы посмотреть, увеличится ли угол контакта. Notak значительно изменил угол контакта, сделав поверхность из нержавеющей стали олеофобной.

Учитывая характер рафинирования или очистки в этом отношении, мы можем ожидать, что поверхность будет подвергаться воздействию повышенных температур.ПТФЭ ограничен высокими температурами и может выйти из строя во многих высокотемпературных приложениях. Мы подвергали поверхность Notak воздействию повышенной температуры (300 ° C) в течение нескольких часов, чтобы измерить влияние на смачиваемость и угол контакта на различных поверхностях. На приведенном ниже графике показаны постоянные значения угла смачивания в течение 90+ часов испытания. ПТФЭ разрушился бы при 250 ° C.

Вклад поверхностной энергии и ее взаимосвязь с технологическими жидкостями может иметь далеко идущие последствия. Взаимодействие с поверхностью может повлиять на коррозию, загрязнение, результаты аналитического отбора проб, фильтрацию и работу медицинского устройства.Поэтому важно понимать, как управлять энергией поверхностей критического пути потока.

Получите несколько действительно информативных и полезных советов о способах предотвращения загрязнения, изменения поверхностной энергии и улучшения характеристик поверхности. Щелкните поле ниже, чтобы посмотреть наш веб-семинар о водоотталкивающих и противообрастающих поверхностях.

Одностадийное приготовление прочных супергидрофобных покрытий MSR / SiO2 с помощью распыления суспензии воздухом

Micromachines (Базель).2018 Dec; 9 (12): 677.

² Станция постдокторских исследований в области химической инженерии и технологий, Университет Чунцина, Чунцин 400040, Китай

Поступило 4 ноября 2018 г .; Принято 14 декабря 2018 г.

Abstract

В этом исследовании мы разрабатываем одноэтапный подход к созданию прочных супергидрофобных покрытий на стеклянных поверхностях.Представлены гидрофобные характеристики, стойкость к коррозионным жидкостям и механическая прочность супергидрофобной поверхности. Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Микро / наноиерархические структуры и элементы кремния и фтора наблюдаются на супергидрофобных поверхностях. Прочность сцепления и твердость поверхности определены как 1-й уровень и 4H соответственно. Таким образом, покрытие способно сохранять супергидрофобное состояние после шлифования песком с нагрузкой 200 г и расстоянием износа 700 мм.Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, наблюдаемого с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность производства прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения его адгезионной прочности и твердости поверхности.

Ключевые слова: супергидрофобный, прочный, адгезия, коррозионная стойкость

1. Введение

В настоящее время, с развитием нанотехнологий, микро / наноустройства привлекли внимание многих исследователей и широко применяются в медицине, химии. области биологии, электроники и точного приборостроения [1,2,3].Однако большинство точных электронных устройств чувствительны к влаге, поэтому вода и влага сильно влияют на долговечность и точность. Кроме того, биоадгезия поверхности, включающая различные типы взаимодействий между организмами и поверхностью, затрудняет дальнейшее применение в медицине и биологии [4].

В последние десятилетия было обнаружено, что поверхность листьев лотоса демонстрирует сильную гидрофобность, так называемую супергидрофобность. Супергидрофобная поверхность определяется как поверхность с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° и углом скольжения по воде (WSA) менее 5 °, так что капли воды на ней остаются сферическими и имеют тенденцию легко соскальзывать [5 , 6,7].Уменьшение площади между каплей и супергидрофобной поверхностью приводит к множеству потенциальных применений в таких областях, как защита от запотевания [8], защита от влаги [9], биоповерхность [10], защита от обледенения [11], ток утечки. подавление [12,13], самоочистка [14], отделение воды от масла [15] и защита от коррозии [16].

В общем, супергидрофобные поверхности могут быть достигнуты путем создания микро / наноструктур на поверхностях с низкой поверхностной энергией. Многие методы, такие как химическое травление [17,18], электрохимическое осаждение [19,20], электроспиннинг [21,22], разделение фаз [23,24], плазменная обработка [25,26] и золь-гель процессы [27 , 28] были адаптированы для имитации супергидрофобных поверхностей с эффектом лотоса.Супергидрофобные поверхности допускают захват большого количества воздуха и, следовательно, снижают сопротивление поверхностного трения между самой поверхностью и каплей. Капли воды имеют тенденцию скатываться или соскальзывать с поверхностей из-за наклона или внешней вибрации. Превосходная гидрофобность и самоочищающиеся свойства супергидрофобных поверхностей полезны для уменьшения количества капель воды и накопления загрязнений, что, следовательно, делает супергидрофобный материал перспективным кандидатом для улучшения характеристик защиты от загрязнения наружных высоковольтных изоляторов в энергосистемах. .Однако супергидрофобные поверхности не могут поддерживать супергидрофобность из-за хрупких микроструктур на них [29,30,31]. Обычно применяемые неорганические супергидрофобные покрытия, такие как оксиды металлов [32,33,34] и оксиды редкоземельных элементов [35], являются химически чувствительными. Органические супергидрофобные покрытия [4,36] не обладают механической прочностью, но обладают хорошей химической стойкостью [37].

Большинство прочных супергидрофобных поверхностей подготовлено с использованием изначально прочных материалов, таких как металлические сетки и ткани [38].Устойчивость к истиранию супергидрофобной поверхности на основе полиуретанового эластомера и расходуемого темплата из оксида алюминия сохранялась после 10 000 циклов с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° [21]. Кроме того, Alan et al. использовали сетчатую ткань в качестве шаблона многоразового использования для изготовления прочной супергидрофобной поверхности, которая оставалась супергидрофобной после более чем 5500 циклов истирания при 32,00 кПа [39]. Чжоу и др. сообщили о супергидрофобном тканевом покрытии из сшитого полидиметилсилоксанового эластомера, которое способно выдерживать более 20000 циклов истирания при 12.00 кПа без потери супергидрофобности [40]. Кроме того, Zimmermann et al. изготовили прочные супергидрофобные ткани одностадийным методом газофазного покрытия, которые сохраняют супергидрофобные свойства после 1450 циклов истирания при давлении нагрузки 7,8 кПа [41]. Тем не менее, подготовка супергидрофобной поверхности с высокой стойкостью к истиранию без использования прочных материалов все еще является сложной задачей.

В этой работе мы подготовили прочное супергидрофобное покрытие на стеклянных поверхностях с помощью лицевого одноэтапного подхода и проанализировали гидрофобные свойства, механическую прочность и сопротивление коррозионным жидкостям.Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Иерархические структуры на поверхности супергидрофобных покрытий наблюдались с помощью изображений сканирующей электронной микроскопии (SEM). Сила адгезии и твердость супергидрофобной поверхности были определены как первый уровень и 4H соответственно. Кроме того, при наблюдении с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) шероховатая структура остается на супергидрофобной поверхности после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г, что показывает, что поверхность после подготовки сохраняет супергидрофобную способность на длительные периоды.Результаты демонстрируют возможность получения прочных супергидрофобных покрытий за счет повышения их поверхностной твердости и прочности сцепления между покрытием и подложками.

2. Материалы и методы

Супергидрофобное покрытие в этом исследовании было изготовлено путем включения наночастиц SiO ₂ с низкой поверхностной энергией в метилсиликоновую смолу. Наночастицы SiO ₂ были получены в результате гелеобразования золя нанокремнезема, образованного композитами тетраэтилортосиликата (TEOS) и гидроксида аммония.Сначала 30 мл TEOS, растворенного в 350 мл спирта, перемешивали в течение 24 часов. Затем добавляли 18 мл гидроксида аммония (объемное соотношение дистиллированной воды к аммиаку 2: 7) для образования золя. Аэрогель нанокремнезема получали сушкой золя нанокремнезема в вакууме при 120 ° C в течение 12 часов и очисткой высокоскоростным центрифугированием. Химическая реакция показана ниже:

(C2H5O) 4Si → Nh5OH SiO2 + C2H5OH

(1)

Для уменьшения поверхностной энергии наночастиц SiO ₂ последовательно было синтезировано 3 г наночастиц SiO ₂ , синтезированных выше. смешивают с 25 мл н-гексилового спирта и 1 г полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами (OH-PDMS) путем механического перемешивания.После 24 часов перемешивания дополнительно добавляли 0,08 г дибутилоловодилаурата (DBTD) и 10 мл н-гексилового спирта. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность наночастиц SiO ₂ происходила после дополнительных 30 минут механического перемешивания. Гидрофобные наночастицы SiO ₂ были получены после сушки в течение 2 ч при 60 ° C. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность диоксида кремния показана ниже:

SiOH + HO [SiOSi] nOH → DBTD SiO [SiOSi] nOSi + h3O

(2)

Два грамма метилсиликоновых смол и 10 г гидрофобные наночастицы SiO ₂ смешивали и диспергировали ультразвуком при комнатной температуре в течение 10 мин.Смеси метилсиликоновых смол / SiO ₂ были распылены на поверхность предметного стекла путем распыления воздуха с использованием воздушного распылителя с диаметром сопла 0,5 мм и давлением распыления 0,15 МПа. Расстояние распыления между поверхностью предметного стекла и наконечником сопла составляло около 15 см. Стеклянное предметное стекло с композитным покрытием метилсиликоновая смола / SiO ₂ сушили в печи при 100 ° C в течение 1 ч, и, наконец, на поверхности композитного покрытия было получено супергидрофобное композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ . стекло скользит.

Гидрофобность, такую ​​как статический угол смачивания водой и гистерезис угла смачивания водой, свежеприготовленного супергидрофобного покрытия измеряли измерителем угла смачивания (Drop Meter A-20, Maishi, Ningbo, China). Микротопографию свежеприготовленного покрытия сканировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (TESCAN VEGA, Zeiss, Оберкохен, Германия) и атомно-силовой микроскопии (PARK XE7, Парк, Сувон, Корея). Среднеквадратичная шероховатость супергидрофобного покрытия после износа рассчитывалась по топографии поверхности.Устойчивость супергидрофобной поверхности к коррозионным жидкостям оценивали с помощью теста на гидрофобность после погружения в кислую и щелочную жидкости. Механическая прочность супергидрофобного покрытия была проверена путем измерения углов контакта с водой и наблюдения за микроскопической топографией поверхности после истирания наждачной бумагой с определенными механическими нагрузками и расстояниями износа, аналогично процедуре в стандарте ISO 8251-81 [42]. Поверхностная адгезия супергидрофобного покрытия была оценена с помощью теста на адгезию в стандарте ASTM D3359 [43], который классифицирует уровень адгезии покрытия в соответствии с целостностью покрытия после царапин многолезвийным резаком.Кроме того, твердость поверхности готового супергидрофобного покрытия определялась тестированием на царапины на основе стандарта ASTM D3363 [44], который оценивает твердость поверхности покрытия, сравнивая ее с твердостью данных карандашей с определенным твердость, царапая поверхность покрытия с фиксированным давлением.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктура поверхности

a, b показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения предварительно подготовленной супергидрофобной поверхности.На рисунке a поверхность состоит из нерегулярной трехмерной (3D) микропапиллы диаметром от 2 до 4 мкм. Кроме того, на рисунке b на микропапилле обнаружены наночастицы от 43 до 60 нм. Изображения SEM дополнительно подтверждают, что супергидрофобная поверхность имеет шероховатую поверхность.

Сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) поверхности композита супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

3.2. Смачиваемость поверхности

На вставке показаны профили капель воды на поверхности композитных покрытий метилсиликоновая смола / SiO ₂ .Стеклянная подложка без покрытия показала WCA 37,5 ± 2 °. По сравнению с гидрофильной голой стеклянной пластиной, капли воды на поверхности композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ имеют приблизительно сферическую форму. Статические углы контакта с водой на композитной поверхности составляют от 154,9 ° до 160,3 °, а средний статический угол контакта с водой составляет 157,2 °.

показывает гистерезис краевого угла смачивания композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ , определенный с помощью одного цикла добавления и удаления капли воды объемом 10 мкл.Кривая гистерезиса краевого угла в форме буквы «Z» демонстрирует разницу между краевыми углами наступающей и отступающей воды. По мере увеличения объема капли воды средний контактный угол продвигающейся воды составляет 160,8 °. Когда капли воды перестают расти и начинают сжиматься, угол смачивания удаляющейся воды сначала увеличивается, а затем становится устойчивым со значениями от 159,6 ° до 155,7 °, а средний угол смачивания удаляющейся водой составляет 158,5 °. Разница между краевым углом наступающей воды и краевым углом удаляемой воды определяется как гистерезис краевого угла смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со средним значением 2.3 °. Низкое значение гистерезиса краевого угла смачивания и большие краевые углы смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ указывают на супергидрофобные характеристики предварительно подготовленной поверхности метилсиликоновой смолы.

Гистерезис угла смачивания водой супергидрофобной поверхности композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Капля воды остается почти сферической на супергидрофобной поверхности для воздушных зазоров между неровными зубцами шероховатой поверхности и каплей воды.Уравнение Кэсси [45] использовалось для количественной оценки площади контакта супергидрофобной поверхности с воздухом:

cosθ = f1 (1 + cosθe) −1

(3)

где θ — статический угол контакта с водой. супергидрофобного покрытия; f ₁ — отношение площади контакта твердого тела с жидкостью супергидрофобной поверхности; и θ _e — внутренний контактный угол поверхности метилсиликонового полимера. Статический угол смачивания водой супергидрофобного покрытия составляет 157.2 °. Угол смачивания поверхности метилсиликоновой смолы составляет 112 °. Согласно уравнению Кэсси, значение f ₁ можно рассчитать как 12,49%. Таким образом, может быть получено соотношение площади контакта твердой и жидкой фаз супергидрофобного покрытия с каплями воды. Кроме того, рассчитанная доля площади контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия f ₂ составляет 87,51%. Результаты показывают, что фактическая площадь контакта супергидрофобного покрытия с каплями воды составляет всего 12.49% общей площади контактной поверхности композита, а площадь контактной поверхности композита, занятая воздухом, оценивается в 87,51%. Результаты расчетов указывают на превосходные супергидрофобные свойства супергидрофобного покрытия.

3.3. Химическая и механическая стойкость

Была исследована химическая стойкость супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ . показывает статический краевой угол супергидрофобного покрытия, смоченного водными растворами с различными значениями pH через 24 часа.Судя по результатам испытаний, после смачивания агрессивными жидкостями со значениями pH от 1 до 14 статический угол контакта супергидрофобной поверхности всегда превышает 150 °. Минимальный и максимальный средний статический угол контакта коррозионной жидкости составляет 152,4 ° и 159,5 ° соответственно.

Статический угол смачивания супергидрофобной метилсиликоновой смолы / SiO ₂ композитного покрытия после инфильтрации агрессивными жидкостями с различными значениями pH в течение 24 часов.

показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия, смачиваемого агрессивными жидкостями со значениями pH в диапазоне от 1 до 14 через 24 часа.Гистерезис краевого угла смачивания капель воды остается низким: максимальное среднее значение составляет 5,8 °, а минимальное среднее значение — 1,5 °. Очевидно, коррозионные жидкости с различным диапазоном pH мало влияют на статический контактный угол и гистерезис контактного угла супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Гистерезис краевого угла смачивания водой супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ после пропитки кислотными и щелочными жидкостями в течение 24 часов.

Приведенные выше испытания показывают, что композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ сохраняет супергидрофобные свойства после коррозии кислотными и щелочными растворами в течение 24 часов и демонстрирует отличную устойчивость к кислотам и основаниям. Когда кислые или основные коррозионные жидкости падают на поверхность супергидрофобного покрытия, молекулы ОН-ПДМС и молекулы метилсиликона в супергидрофобных покрытиях вступают в прямой контакт с коррозионными жидкостями. Химически стабильные молекулы OH-PDMS и метилсиликона не подвержены коррозии в кислой или щелочной среде.Большая площадь контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия уменьшает площадь контакта между агрессивными жидкостями и супергидрофобной поверхностью композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ . Как химическая стабильность молекул с низкой энергией, так и малая площадь контакта с агрессивными жидкостями приводят к коррозионной стойкости супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Механическая прочность супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ была исследована методом абразивного истирания наждачной бумагой.Процесс испытания на истирание наждачной бумаги показан на рис. Супергидрофобное покрытие наносили наждачной бумагой размером 1500 меш с различными механическими нагрузками на нее. После истирания наждачной бумагой композитного покрытия супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ при скорости около 20 мм / с измеряли статический угол смачивания и гистерезис угла смачивания изношенного супергидрофобного покрытия. а показывает статический угол смачивания водой супергидрофобных покрытий при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм).Для супергидрофобных покрытий с расстоянием износа 350 мм статический угол смачивания водой уменьшается с 156,5 ° до 155,4 °, а механическая нагрузка увеличивается с 50 г до 200 г. При том же расстоянии износа статический угол контакта супергидрофобного покрытия с водой постепенно уменьшается с увеличением механической нагрузки. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г статический угол смачивания водой уменьшается с 155,4 ° до 154,0 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.При той же механической нагрузке статический контактный угол супергидрофобного покрытия уменьшается по мере увеличения расстояния износа. По сравнению со статическим углом контакта с водой свежего супергидрофобного покрытия (пунктирная линия на a), статический угол контакта с водой супергидрофобного покрытия немного уменьшается из-за механического износа, но остается более 150,0 °.

Принципиальная схема испытания супергидрофобной поверхности на износ.

( a ) Статические краевые углы смачивания водой и ( b ) гистерезис краевых углов смачивания изношенных супергидрофобных покрытий.

b показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм). Для супергидрофобного покрытия с расстоянием износа 350 мм гистерезис краевого угла увеличивается с 3,2 ° до 5,4 ° при увеличении механической нагрузки с 50 г до 200 г. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия постепенно увеличивается по мере увеличения механической нагрузки в случае того же расстояния износа.Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г гистерезис краевого угла увеличивается с 5,4 ° до 7,9 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия также увеличивается с увеличением расстояния износа при той же механической нагрузке. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия увеличивается с механическим износом, но в исследовании остается в пределах 10 ° по сравнению с гистерезисом краевого угла, равным 2.3 ° для изношенного супергидрофобного покрытия. Приведенные выше результаты испытаний показывают, что статический угол контакта с водой и гистерезис угла контакта супергидрофобного покрытия ухудшаются с увеличением механического напряжения и расстояния износа. Однако после жестких механических испытаний композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ остается супергидрофобным.

демонстрирует типичный вид сбоку капель воды на супергидрофобном покрытии после износа на 100 мм с механической нагрузкой 200 г.Поверхность изношенного супергидрофобного покрытия остается ровной и без видимых царапин. Капли воды остаются сферическими в изношенной области супергидрофобной поверхности. Кроме того, капли воды легко соскальзывают со слегка наклонной супергидрофобной поверхности. Приведенные выше результаты свидетельствуют о высокой механической прочности супергидрофобного покрытия.

Гидрофобные свойства супергидрофобного покрытия после испытания на износ наждачной бумагой.

Как показано на, по сравнению со среднеквадратичной шероховатостью 213 нм для свежего супергидрофобного покрытия супергидрофобная поверхность при расстоянии износа 350 мм снижает шероховатость поверхности с 204.От 3 до 190,2 нм при механической нагрузке от 50 до 200 г. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г среднеквадратичная шероховатость поверхности уменьшается с 190,2 нм до 174,5 нм при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.

Среднеквадратичная шероховатость изношенных супергидрофобных покрытий.

показывает топографию поверхности супергидрофобного покрытия до и после механического истирания на 700 мм с механической нагрузкой 200 г.На неровной шероховатой поверхности супергидрофобного покрытия можно наблюдать микромасштабные царапины, показанные синими стрелками. По сравнению с предварительно подготовленной супергидрофобной поверхностью, некоторое количество микровыступов размером около 1,2 мкм исчезло на изношенной супергидрофобной поверхности. Однако на поверхности супергидрофобного покрытия все еще видны нерегулярные выступы микронного размера около 0,4 мкм со встроенными неровностями нанометрового размера.

Изображения ( a ) в исходном состоянии и ( b ) изношенных супергидрофобных покрытий, полученные с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).

Из-за высокой активности метилсиликоновой смолы сильная адгезионная способность метилсиликоновой смолы между частицами нано-SiO ₂ и субстратом затрудняет разрушение шероховатых структур на поверхности супергидрофобной покрытие. Поддерживаемая бинарная микро / наношероховатость обеспечивает низкую степень контакта капель с шероховатой поверхностью, а также большой воздушный зазор между каплями и покрытием. Таким образом, изношенная композитная поверхность метилсиликоновая смола / SiO ₂ демонстрирует такие же супергидрофобные характеристики, что и свежая поверхность.

3.4. Поверхностная адгезия и твердость

показывает адгезию супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ к поверхности с использованием метода разрезания решетчатой ​​сетки. Край квадрата имеет несколько следов отслаивания, и большинство квадратов целы, без заготовок большой площади. Согласно критериям оценки адгезии покрытия [43] адгезия композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со стеклянной подложкой определена как степень 1.

Поверхностная адгезия супергидрофобной поверхности с помощью тестера поперечных разрезов.

показывает поверхностную твердость супергидрофобной композитной поверхности по царапинам карандашом с различной твердостью. После того, как карандаш с твердостью 4H пересекает поверхность супергидрофобного покрытия, на поверхности покрытия не возникает никаких повреждений. Однако поверхность супергидрофобного покрытия царапается карандашом с твердостью 5H. В соответствии со стандартом ASTM D3363 [44] твердость поверхности супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ измеряется как 4H.

Твердость поверхности супергидрофобного покрытия после карандашного теста.

5. Выводы

Прочное супергидрофобное покрытие на поверхности предметного стекла получают путем распыления воздухом композитов из метилсиликоновых смол и наноразмерных частиц кремнезема (SiO ₂ ). Приготовленная прочная супергидрофобная поверхность имеет угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис угла смачивания водой 2,3 °. СЭМ-изображения указывают на существование микро / нано иерархических структур на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как класс 1 и 4H соответственно. При испытании на механическую прочность иерархические микро / нано-структуры остаются на поверхности супергидрофобного покрытия после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность получения прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения твердости его поверхности и прочности сцепления между покрытием и подложками.

Вклад авторов

Идея была сформулирована Z.H. и J.L., а подготовку проводили W.X., H.W. и X.S. З.Х. и Ю.В. провели эксперименты и проанализировали результаты. Эскиз написан Р.З. и З.Х. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Финансирование

Это исследование частично финансировалось Национальной программой ключевых фундаментальных исследований Китая (программа 973) (2015CB251003), Национальным фондом естественных наук Китая (No.51425702 и № 51321063), Китайский постдокторский научный фонд (№ 2018T110944), Национальная инженерная лаборатория инженерных технологий сверхвысокого напряжения (Куньмин, Гуанчжоу, NELUHV211001) и Научно-технологический проект SGCC (SGTYHT / 14-JS-188 ), Центральный университетский фонд (106112017CDJZRPY0008), Электроэнергетический научно-исследовательский институт государственной сетевой компании Чунцинской электроэнергетической компании (2017 Yudian Technology 16 #).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Одностадийное приготовление прочных супергидрофобных покрытий MSR / SiO2 путем распыления суспензии воздухом

Micromachines (Базель). 2018 Dec; 9 (12): 677.

² Станция постдокторских исследований в области химической инженерии и технологий, Университет Чунцина, Чунцин 400040, Китай

Поступило 4 ноября 2018 г .; Принято 14 декабря 2018 г.

Abstract

В этом исследовании мы разрабатываем одноэтапный подход к созданию прочных супергидрофобных покрытий на стеклянных поверхностях. Представлены гидрофобные характеристики, стойкость к коррозионным жидкостям и механическая прочность супергидрофобной поверхности. Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Микро / наноиерархические структуры и элементы кремния и фтора наблюдаются на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как 1-й уровень и 4H соответственно. Таким образом, покрытие способно сохранять супергидрофобное состояние после шлифования песком с нагрузкой 200 г и расстоянием износа 700 мм. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, наблюдаемого с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность производства прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения его адгезионной прочности и твердости поверхности.

Ключевые слова: супергидрофобный, прочный, адгезия, коррозионная стойкость

1. Введение

В настоящее время, с развитием нанотехнологий, микро / наноустройства привлекли внимание многих исследователей и широко применяются в медицине, химии. области биологии, электроники и точного приборостроения [1,2,3]. Однако большинство точных электронных устройств чувствительны к влаге, поэтому вода и влага сильно влияют на долговечность и точность.Кроме того, биоадгезия поверхности, включающая различные типы взаимодействий между организмами и поверхностью, затрудняет дальнейшее применение в медицине и биологии [4].

В последние десятилетия было обнаружено, что поверхность листьев лотоса демонстрирует сильную гидрофобность, так называемую супергидрофобность. Супергидрофобная поверхность определяется как поверхность с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° и углом скольжения по воде (WSA) менее 5 °, так что капли воды на ней остаются сферическими и имеют тенденцию легко соскальзывать [5 , 6,7].Уменьшение площади между каплей и супергидрофобной поверхностью приводит к множеству потенциальных применений в таких областях, как защита от запотевания [8], защита от влаги [9], биоповерхность [10], защита от обледенения [11], ток утечки. подавление [12,13], самоочистка [14], отделение воды от масла [15] и защита от коррозии [16].

В общем, супергидрофобные поверхности могут быть достигнуты путем создания микро / наноструктур на поверхностях с низкой поверхностной энергией. Многие методы, такие как химическое травление [17,18], электрохимическое осаждение [19,20], электроспиннинг [21,22], разделение фаз [23,24], плазменная обработка [25,26] и золь-гель процессы [27 , 28] были адаптированы для имитации супергидрофобных поверхностей с эффектом лотоса.Супергидрофобные поверхности допускают захват большого количества воздуха и, следовательно, снижают сопротивление поверхностного трения между самой поверхностью и каплей. Капли воды имеют тенденцию скатываться или соскальзывать с поверхностей из-за наклона или внешней вибрации. Превосходная гидрофобность и самоочищающиеся свойства супергидрофобных поверхностей полезны для уменьшения количества капель воды и накопления загрязнений, что, следовательно, делает супергидрофобный материал перспективным кандидатом для улучшения характеристик защиты от загрязнения наружных высоковольтных изоляторов в энергосистемах. .Однако супергидрофобные поверхности не могут поддерживать супергидрофобность из-за хрупких микроструктур на них [29,30,31]. Обычно применяемые неорганические супергидрофобные покрытия, такие как оксиды металлов [32,33,34] и оксиды редкоземельных элементов [35], являются химически чувствительными. Органические супергидрофобные покрытия [4,36] не обладают механической прочностью, но обладают хорошей химической стойкостью [37].

Большинство прочных супергидрофобных поверхностей подготовлено с использованием изначально прочных материалов, таких как металлические сетки и ткани [38].Устойчивость к истиранию супергидрофобной поверхности на основе полиуретанового эластомера и расходуемого темплата из оксида алюминия сохранялась после 10 000 циклов с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° [21]. Кроме того, Alan et al. использовали сетчатую ткань в качестве шаблона многоразового использования для изготовления прочной супергидрофобной поверхности, которая оставалась супергидрофобной после более чем 5500 циклов истирания при 32,00 кПа [39]. Чжоу и др. сообщили о супергидрофобном тканевом покрытии из сшитого полидиметилсилоксанового эластомера, которое способно выдерживать более 20000 циклов истирания при 12.00 кПа без потери супергидрофобности [40]. Кроме того, Zimmermann et al. изготовили прочные супергидрофобные ткани одностадийным методом газофазного покрытия, которые сохраняют супергидрофобные свойства после 1450 циклов истирания при давлении нагрузки 7,8 кПа [41]. Тем не менее, подготовка супергидрофобной поверхности с высокой стойкостью к истиранию без использования прочных материалов все еще является сложной задачей.

В этой работе мы подготовили прочное супергидрофобное покрытие на стеклянных поверхностях с помощью лицевого одноэтапного подхода и проанализировали гидрофобные свойства, механическую прочность и сопротивление коррозионным жидкостям.Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Иерархические структуры на поверхности супергидрофобных покрытий наблюдались с помощью изображений сканирующей электронной микроскопии (SEM). Сила адгезии и твердость супергидрофобной поверхности были определены как первый уровень и 4H соответственно. Кроме того, при наблюдении с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) шероховатая структура остается на супергидрофобной поверхности после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г, что показывает, что поверхность после подготовки сохраняет супергидрофобную способность на длительные периоды.Результаты демонстрируют возможность получения прочных супергидрофобных покрытий за счет повышения их поверхностной твердости и прочности сцепления между покрытием и подложками.

2. Материалы и методы

Супергидрофобное покрытие в этом исследовании было изготовлено путем включения наночастиц SiO ₂ с низкой поверхностной энергией в метилсиликоновую смолу. Наночастицы SiO ₂ были получены в результате гелеобразования золя нанокремнезема, образованного композитами тетраэтилортосиликата (TEOS) и гидроксида аммония.Сначала 30 мл TEOS, растворенного в 350 мл спирта, перемешивали в течение 24 часов. Затем добавляли 18 мл гидроксида аммония (объемное соотношение дистиллированной воды к аммиаку 2: 7) для образования золя. Аэрогель нанокремнезема получали сушкой золя нанокремнезема в вакууме при 120 ° C в течение 12 часов и очисткой высокоскоростным центрифугированием. Химическая реакция показана ниже:

(C2H5O) 4Si → Nh5OH SiO2 + C2H5OH

(1)

Для уменьшения поверхностной энергии наночастиц SiO ₂ последовательно было синтезировано 3 г наночастиц SiO ₂ , синтезированных выше. смешивают с 25 мл н-гексилового спирта и 1 г полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами (OH-PDMS) путем механического перемешивания.После 24 часов перемешивания дополнительно добавляли 0,08 г дибутилоловодилаурата (DBTD) и 10 мл н-гексилового спирта. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность наночастиц SiO ₂ происходила после дополнительных 30 минут механического перемешивания. Гидрофобные наночастицы SiO ₂ были получены после сушки в течение 2 ч при 60 ° C. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность диоксида кремния показана ниже:

SiOH + HO [SiOSi] nOH → DBTD SiO [SiOSi] nOSi + h3O

(2)

Два грамма метилсиликоновых смол и 10 г гидрофобные наночастицы SiO ₂ смешивали и диспергировали ультразвуком при комнатной температуре в течение 10 мин.Смеси метилсиликоновых смол / SiO ₂ были распылены на поверхность предметного стекла путем распыления воздуха с использованием воздушного распылителя с диаметром сопла 0,5 мм и давлением распыления 0,15 МПа. Расстояние распыления между поверхностью предметного стекла и наконечником сопла составляло около 15 см. Стеклянное предметное стекло с композитным покрытием метилсиликоновая смола / SiO ₂ сушили в печи при 100 ° C в течение 1 ч, и, наконец, на поверхности композитного покрытия было получено супергидрофобное композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ . стекло скользит.

Гидрофобность, такую ​​как статический угол смачивания водой и гистерезис угла смачивания водой, свежеприготовленного супергидрофобного покрытия измеряли измерителем угла смачивания (Drop Meter A-20, Maishi, Ningbo, China). Микротопографию свежеприготовленного покрытия сканировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (TESCAN VEGA, Zeiss, Оберкохен, Германия) и атомно-силовой микроскопии (PARK XE7, Парк, Сувон, Корея). Среднеквадратичная шероховатость супергидрофобного покрытия после износа рассчитывалась по топографии поверхности.Устойчивость супергидрофобной поверхности к коррозионным жидкостям оценивали с помощью теста на гидрофобность после погружения в кислую и щелочную жидкости. Механическая прочность супергидрофобного покрытия была проверена путем измерения углов контакта с водой и наблюдения за микроскопической топографией поверхности после истирания наждачной бумагой с определенными механическими нагрузками и расстояниями износа, аналогично процедуре в стандарте ISO 8251-81 [42]. Поверхностная адгезия супергидрофобного покрытия была оценена с помощью теста на адгезию в стандарте ASTM D3359 [43], который классифицирует уровень адгезии покрытия в соответствии с целостностью покрытия после царапин многолезвийным резаком.Кроме того, твердость поверхности готового супергидрофобного покрытия определялась тестированием на царапины на основе стандарта ASTM D3363 [44], который оценивает твердость поверхности покрытия, сравнивая ее с твердостью данных карандашей с определенным твердость, царапая поверхность покрытия с фиксированным давлением.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктура поверхности

a, b показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения предварительно подготовленной супергидрофобной поверхности.На рисунке a поверхность состоит из нерегулярной трехмерной (3D) микропапиллы диаметром от 2 до 4 мкм. Кроме того, на рисунке b на микропапилле обнаружены наночастицы от 43 до 60 нм. Изображения SEM дополнительно подтверждают, что супергидрофобная поверхность имеет шероховатую поверхность.

Сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) поверхности композита супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

3.2. Смачиваемость поверхности

На вставке показаны профили капель воды на поверхности композитных покрытий метилсиликоновая смола / SiO ₂ .Стеклянная подложка без покрытия показала WCA 37,5 ± 2 °. По сравнению с гидрофильной голой стеклянной пластиной, капли воды на поверхности композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ имеют приблизительно сферическую форму. Статические углы контакта с водой на композитной поверхности составляют от 154,9 ° до 160,3 °, а средний статический угол контакта с водой составляет 157,2 °.

показывает гистерезис краевого угла смачивания композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ , определенный с помощью одного цикла добавления и удаления капли воды объемом 10 мкл.Кривая гистерезиса краевого угла в форме буквы «Z» демонстрирует разницу между краевыми углами наступающей и отступающей воды. По мере увеличения объема капли воды средний контактный угол продвигающейся воды составляет 160,8 °. Когда капли воды перестают расти и начинают сжиматься, угол смачивания удаляющейся воды сначала увеличивается, а затем становится устойчивым со значениями от 159,6 ° до 155,7 °, а средний угол смачивания удаляющейся водой составляет 158,5 °. Разница между краевым углом наступающей воды и краевым углом удаляемой воды определяется как гистерезис краевого угла смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со средним значением 2.3 °. Низкое значение гистерезиса краевого угла смачивания и большие краевые углы смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ указывают на супергидрофобные характеристики предварительно подготовленной поверхности метилсиликоновой смолы.

Гистерезис угла смачивания водой супергидрофобной поверхности композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Капля воды остается почти сферической на супергидрофобной поверхности для воздушных зазоров между неровными зубцами шероховатой поверхности и каплей воды.Уравнение Кэсси [45] использовалось для количественной оценки площади контакта супергидрофобной поверхности с воздухом:

cosθ = f1 (1 + cosθe) −1

(3)

где θ — статический угол контакта с водой. супергидрофобного покрытия; f ₁ — отношение площади контакта твердого тела с жидкостью супергидрофобной поверхности; и θ _e — внутренний контактный угол поверхности метилсиликонового полимера. Статический угол смачивания водой супергидрофобного покрытия составляет 157.2 °. Угол смачивания поверхности метилсиликоновой смолы составляет 112 °. Согласно уравнению Кэсси, значение f ₁ можно рассчитать как 12,49%. Таким образом, может быть получено соотношение площади контакта твердой и жидкой фаз супергидрофобного покрытия с каплями воды. Кроме того, рассчитанная доля площади контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия f ₂ составляет 87,51%. Результаты показывают, что фактическая площадь контакта супергидрофобного покрытия с каплями воды составляет всего 12.49% общей площади контактной поверхности композита, а площадь контактной поверхности композита, занятая воздухом, оценивается в 87,51%. Результаты расчетов указывают на превосходные супергидрофобные свойства супергидрофобного покрытия.

3.3. Химическая и механическая стойкость

Была исследована химическая стойкость супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ . показывает статический краевой угол супергидрофобного покрытия, смоченного водными растворами с различными значениями pH через 24 часа.Судя по результатам испытаний, после смачивания агрессивными жидкостями со значениями pH от 1 до 14 статический угол контакта супергидрофобной поверхности всегда превышает 150 °. Минимальный и максимальный средний статический угол контакта коррозионной жидкости составляет 152,4 ° и 159,5 ° соответственно.

Статический угол смачивания супергидрофобной метилсиликоновой смолы / SiO ₂ композитного покрытия после инфильтрации агрессивными жидкостями с различными значениями pH в течение 24 часов.

показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия, смачиваемого агрессивными жидкостями со значениями pH в диапазоне от 1 до 14 через 24 часа.Гистерезис краевого угла смачивания капель воды остается низким: максимальное среднее значение составляет 5,8 °, а минимальное среднее значение — 1,5 °. Очевидно, коррозионные жидкости с различным диапазоном pH мало влияют на статический контактный угол и гистерезис контактного угла супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Гистерезис краевого угла смачивания водой супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ после пропитки кислотными и щелочными жидкостями в течение 24 часов.

Приведенные выше испытания показывают, что композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ сохраняет супергидрофобные свойства после коррозии кислотными и щелочными растворами в течение 24 часов и демонстрирует отличную устойчивость к кислотам и основаниям. Когда кислые или основные коррозионные жидкости падают на поверхность супергидрофобного покрытия, молекулы ОН-ПДМС и молекулы метилсиликона в супергидрофобных покрытиях вступают в прямой контакт с коррозионными жидкостями. Химически стабильные молекулы OH-PDMS и метилсиликона не подвержены коррозии в кислой или щелочной среде.Большая площадь контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия уменьшает площадь контакта между агрессивными жидкостями и супергидрофобной поверхностью композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ . Как химическая стабильность молекул с низкой энергией, так и малая площадь контакта с агрессивными жидкостями приводят к коррозионной стойкости супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Механическая прочность супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ была исследована методом абразивного истирания наждачной бумагой.Процесс испытания на истирание наждачной бумаги показан на рис. Супергидрофобное покрытие наносили наждачной бумагой размером 1500 меш с различными механическими нагрузками на нее. После истирания наждачной бумагой композитного покрытия супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ при скорости около 20 мм / с измеряли статический угол смачивания и гистерезис угла смачивания изношенного супергидрофобного покрытия. а показывает статический угол смачивания водой супергидрофобных покрытий при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм).Для супергидрофобных покрытий с расстоянием износа 350 мм статический угол смачивания водой уменьшается с 156,5 ° до 155,4 °, а механическая нагрузка увеличивается с 50 г до 200 г. При том же расстоянии износа статический угол контакта супергидрофобного покрытия с водой постепенно уменьшается с увеличением механической нагрузки. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г статический угол смачивания водой уменьшается с 155,4 ° до 154,0 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.При той же механической нагрузке статический контактный угол супергидрофобного покрытия уменьшается по мере увеличения расстояния износа. По сравнению со статическим углом контакта с водой свежего супергидрофобного покрытия (пунктирная линия на a), статический угол контакта с водой супергидрофобного покрытия немного уменьшается из-за механического износа, но остается более 150,0 °.

Принципиальная схема испытания супергидрофобной поверхности на износ.

( a ) Статические краевые углы смачивания водой и ( b ) гистерезис краевых углов смачивания изношенных супергидрофобных покрытий.

b показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм). Для супергидрофобного покрытия с расстоянием износа 350 мм гистерезис краевого угла увеличивается с 3,2 ° до 5,4 ° при увеличении механической нагрузки с 50 г до 200 г. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия постепенно увеличивается по мере увеличения механической нагрузки в случае того же расстояния износа.Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г гистерезис краевого угла увеличивается с 5,4 ° до 7,9 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия также увеличивается с увеличением расстояния износа при той же механической нагрузке. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия увеличивается с механическим износом, но в исследовании остается в пределах 10 ° по сравнению с гистерезисом краевого угла, равным 2.3 ° для изношенного супергидрофобного покрытия. Приведенные выше результаты испытаний показывают, что статический угол контакта с водой и гистерезис угла контакта супергидрофобного покрытия ухудшаются с увеличением механического напряжения и расстояния износа. Однако после жестких механических испытаний композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ остается супергидрофобным.

демонстрирует типичный вид сбоку капель воды на супергидрофобном покрытии после износа на 100 мм с механической нагрузкой 200 г.Поверхность изношенного супергидрофобного покрытия остается ровной и без видимых царапин. Капли воды остаются сферическими в изношенной области супергидрофобной поверхности. Кроме того, капли воды легко соскальзывают со слегка наклонной супергидрофобной поверхности. Приведенные выше результаты свидетельствуют о высокой механической прочности супергидрофобного покрытия.

Гидрофобные свойства супергидрофобного покрытия после испытания на износ наждачной бумагой.

Как показано на, по сравнению со среднеквадратичной шероховатостью 213 нм для свежего супергидрофобного покрытия супергидрофобная поверхность при расстоянии износа 350 мм снижает шероховатость поверхности с 204.От 3 до 190,2 нм при механической нагрузке от 50 до 200 г. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г среднеквадратичная шероховатость поверхности уменьшается с 190,2 нм до 174,5 нм при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.

Среднеквадратичная шероховатость изношенных супергидрофобных покрытий.

показывает топографию поверхности супергидрофобного покрытия до и после механического истирания на 700 мм с механической нагрузкой 200 г.На неровной шероховатой поверхности супергидрофобного покрытия можно наблюдать микромасштабные царапины, показанные синими стрелками. По сравнению с предварительно подготовленной супергидрофобной поверхностью, некоторое количество микровыступов размером около 1,2 мкм исчезло на изношенной супергидрофобной поверхности. Однако на поверхности супергидрофобного покрытия все еще видны нерегулярные выступы микронного размера около 0,4 мкм со встроенными неровностями нанометрового размера.

Изображения ( a ) в исходном состоянии и ( b ) изношенных супергидрофобных покрытий, полученные с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).

Из-за высокой активности метилсиликоновой смолы сильная адгезионная способность метилсиликоновой смолы между частицами нано-SiO ₂ и субстратом затрудняет разрушение шероховатых структур на поверхности супергидрофобной покрытие. Поддерживаемая бинарная микро / наношероховатость обеспечивает низкую степень контакта капель с шероховатой поверхностью, а также большой воздушный зазор между каплями и покрытием. Таким образом, изношенная композитная поверхность метилсиликоновая смола / SiO ₂ демонстрирует такие же супергидрофобные характеристики, что и свежая поверхность.

3.4. Поверхностная адгезия и твердость

показывает адгезию супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ к поверхности с использованием метода разрезания решетчатой ​​сетки. Край квадрата имеет несколько следов отслаивания, и большинство квадратов целы, без заготовок большой площади. Согласно критериям оценки адгезии покрытия [43] адгезия композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со стеклянной подложкой определена как степень 1.

Поверхностная адгезия супергидрофобной поверхности с помощью тестера поперечных разрезов.

показывает поверхностную твердость супергидрофобной композитной поверхности по царапинам карандашом с различной твердостью. После того, как карандаш с твердостью 4H пересекает поверхность супергидрофобного покрытия, на поверхности покрытия не возникает никаких повреждений. Однако поверхность супергидрофобного покрытия царапается карандашом с твердостью 5H. В соответствии со стандартом ASTM D3363 [44] твердость поверхности супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ измеряется как 4H.

Твердость поверхности супергидрофобного покрытия после карандашного теста.

5. Выводы

Прочное супергидрофобное покрытие на поверхности предметного стекла получают путем распыления воздухом композитов из метилсиликоновых смол и наноразмерных частиц кремнезема (SiO ₂ ). Приготовленная прочная супергидрофобная поверхность имеет угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис угла смачивания водой 2,3 °. СЭМ-изображения указывают на существование микро / нано иерархических структур на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как класс 1 и 4H соответственно. При испытании на механическую прочность иерархические микро / нано-структуры остаются на поверхности супергидрофобного покрытия после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность получения прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения твердости его поверхности и прочности сцепления между покрытием и подложками.

Вклад авторов

Идея была сформулирована Z.H. и J.L., а подготовку проводили W.X., H.W. и X.S. З.Х. и Ю.В. провели эксперименты и проанализировали результаты. Эскиз написан Р.З. и З.Х. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Финансирование

Это исследование частично финансировалось Национальной программой ключевых фундаментальных исследований Китая (программа 973) (2015CB251003), Национальным фондом естественных наук Китая (No.51425702 и № 51321063), Китайский постдокторский научный фонд (№ 2018T110944), Национальная инженерная лаборатория инженерных технологий сверхвысокого напряжения (Куньмин, Гуанчжоу, NELUHV211001) и Научно-технологический проект SGCC (SGTYHT / 14-JS-188 ), Центральный университетский фонд (106112017CDJZRPY0008), Электроэнергетический научно-исследовательский институт государственной сетевой компании Чунцинской электроэнергетической компании (2017 Yudian Technology 16 #).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Одностадийное приготовление прочных супергидрофобных покрытий MSR / SiO2 путем распыления суспензии воздухом

Micromachines (Базель). 2018 Dec; 9 (12): 677.

² Станция постдокторских исследований в области химической инженерии и технологий, Университет Чунцина, Чунцин 400040, Китай

Поступило 4 ноября 2018 г .; Принято 14 декабря 2018 г.

Abstract

В этом исследовании мы разрабатываем одноэтапный подход к созданию прочных супергидрофобных покрытий на стеклянных поверхностях. Представлены гидрофобные характеристики, стойкость к коррозионным жидкостям и механическая прочность супергидрофобной поверхности. Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Микро / наноиерархические структуры и элементы кремния и фтора наблюдаются на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как 1-й уровень и 4H соответственно. Таким образом, покрытие способно сохранять супергидрофобное состояние после шлифования песком с нагрузкой 200 г и расстоянием износа 700 мм. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, наблюдаемого с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность производства прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения его адгезионной прочности и твердости поверхности.

Ключевые слова: супергидрофобный, прочный, адгезия, коррозионная стойкость

1. Введение

В настоящее время, с развитием нанотехнологий, микро / наноустройства привлекли внимание многих исследователей и широко применяются в медицине, химии. области биологии, электроники и точного приборостроения [1,2,3]. Однако большинство точных электронных устройств чувствительны к влаге, поэтому вода и влага сильно влияют на долговечность и точность.Кроме того, биоадгезия поверхности, включающая различные типы взаимодействий между организмами и поверхностью, затрудняет дальнейшее применение в медицине и биологии [4].

В последние десятилетия было обнаружено, что поверхность листьев лотоса демонстрирует сильную гидрофобность, так называемую супергидрофобность. Супергидрофобная поверхность определяется как поверхность с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° и углом скольжения по воде (WSA) менее 5 °, так что капли воды на ней остаются сферическими и имеют тенденцию легко соскальзывать [5 , 6,7].Уменьшение площади между каплей и супергидрофобной поверхностью приводит к множеству потенциальных применений в таких областях, как защита от запотевания [8], защита от влаги [9], биоповерхность [10], защита от обледенения [11], ток утечки. подавление [12,13], самоочистка [14], отделение воды от масла [15] и защита от коррозии [16].

В общем, супергидрофобные поверхности могут быть достигнуты путем создания микро / наноструктур на поверхностях с низкой поверхностной энергией. Многие методы, такие как химическое травление [17,18], электрохимическое осаждение [19,20], электроспиннинг [21,22], разделение фаз [23,24], плазменная обработка [25,26] и золь-гель процессы [27 , 28] были адаптированы для имитации супергидрофобных поверхностей с эффектом лотоса.Супергидрофобные поверхности допускают захват большого количества воздуха и, следовательно, снижают сопротивление поверхностного трения между самой поверхностью и каплей. Капли воды имеют тенденцию скатываться или соскальзывать с поверхностей из-за наклона или внешней вибрации. Превосходная гидрофобность и самоочищающиеся свойства супергидрофобных поверхностей полезны для уменьшения количества капель воды и накопления загрязнений, что, следовательно, делает супергидрофобный материал перспективным кандидатом для улучшения характеристик защиты от загрязнения наружных высоковольтных изоляторов в энергосистемах. .Однако супергидрофобные поверхности не могут поддерживать супергидрофобность из-за хрупких микроструктур на них [29,30,31]. Обычно применяемые неорганические супергидрофобные покрытия, такие как оксиды металлов [32,33,34] и оксиды редкоземельных элементов [35], являются химически чувствительными. Органические супергидрофобные покрытия [4,36] не обладают механической прочностью, но обладают хорошей химической стойкостью [37].

Большинство прочных супергидрофобных поверхностей подготовлено с использованием изначально прочных материалов, таких как металлические сетки и ткани [38].Устойчивость к истиранию супергидрофобной поверхности на основе полиуретанового эластомера и расходуемого темплата из оксида алюминия сохранялась после 10 000 циклов с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° [21]. Кроме того, Alan et al. использовали сетчатую ткань в качестве шаблона многоразового использования для изготовления прочной супергидрофобной поверхности, которая оставалась супергидрофобной после более чем 5500 циклов истирания при 32,00 кПа [39]. Чжоу и др. сообщили о супергидрофобном тканевом покрытии из сшитого полидиметилсилоксанового эластомера, которое способно выдерживать более 20000 циклов истирания при 12.00 кПа без потери супергидрофобности [40]. Кроме того, Zimmermann et al. изготовили прочные супергидрофобные ткани одностадийным методом газофазного покрытия, которые сохраняют супергидрофобные свойства после 1450 циклов истирания при давлении нагрузки 7,8 кПа [41]. Тем не менее, подготовка супергидрофобной поверхности с высокой стойкостью к истиранию без использования прочных материалов все еще является сложной задачей.

В этой работе мы подготовили прочное супергидрофобное покрытие на стеклянных поверхностях с помощью лицевого одноэтапного подхода и проанализировали гидрофобные свойства, механическую прочность и сопротивление коррозионным жидкостям.Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Иерархические структуры на поверхности супергидрофобных покрытий наблюдались с помощью изображений сканирующей электронной микроскопии (SEM). Сила адгезии и твердость супергидрофобной поверхности были определены как первый уровень и 4H соответственно. Кроме того, при наблюдении с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) шероховатая структура остается на супергидрофобной поверхности после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г, что показывает, что поверхность после подготовки сохраняет супергидрофобную способность на длительные периоды.Результаты демонстрируют возможность получения прочных супергидрофобных покрытий за счет повышения их поверхностной твердости и прочности сцепления между покрытием и подложками.

2. Материалы и методы

Супергидрофобное покрытие в этом исследовании было изготовлено путем включения наночастиц SiO ₂ с низкой поверхностной энергией в метилсиликоновую смолу. Наночастицы SiO ₂ были получены в результате гелеобразования золя нанокремнезема, образованного композитами тетраэтилортосиликата (TEOS) и гидроксида аммония.Сначала 30 мл TEOS, растворенного в 350 мл спирта, перемешивали в течение 24 часов. Затем добавляли 18 мл гидроксида аммония (объемное соотношение дистиллированной воды к аммиаку 2: 7) для образования золя. Аэрогель нанокремнезема получали сушкой золя нанокремнезема в вакууме при 120 ° C в течение 12 часов и очисткой высокоскоростным центрифугированием. Химическая реакция показана ниже:

(C2H5O) 4Si → Nh5OH SiO2 + C2H5OH

(1)

Для уменьшения поверхностной энергии наночастиц SiO ₂ последовательно было синтезировано 3 г наночастиц SiO ₂ , синтезированных выше. смешивают с 25 мл н-гексилового спирта и 1 г полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами (OH-PDMS) путем механического перемешивания.После 24 часов перемешивания дополнительно добавляли 0,08 г дибутилоловодилаурата (DBTD) и 10 мл н-гексилового спирта. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность наночастиц SiO ₂ происходила после дополнительных 30 минут механического перемешивания. Гидрофобные наночастицы SiO ₂ были получены после сушки в течение 2 ч при 60 ° C. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность диоксида кремния показана ниже:

SiOH + HO [SiOSi] nOH → DBTD SiO [SiOSi] nOSi + h3O

(2)

Два грамма метилсиликоновых смол и 10 г гидрофобные наночастицы SiO ₂ смешивали и диспергировали ультразвуком при комнатной температуре в течение 10 мин.Смеси метилсиликоновых смол / SiO ₂ были распылены на поверхность предметного стекла путем распыления воздуха с использованием воздушного распылителя с диаметром сопла 0,5 мм и давлением распыления 0,15 МПа. Расстояние распыления между поверхностью предметного стекла и наконечником сопла составляло около 15 см. Стеклянное предметное стекло с композитным покрытием метилсиликоновая смола / SiO ₂ сушили в печи при 100 ° C в течение 1 ч, и, наконец, на поверхности композитного покрытия было получено супергидрофобное композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ . стекло скользит.

Гидрофобность, такую ​​как статический угол смачивания водой и гистерезис угла смачивания водой, свежеприготовленного супергидрофобного покрытия измеряли измерителем угла смачивания (Drop Meter A-20, Maishi, Ningbo, China). Микротопографию свежеприготовленного покрытия сканировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (TESCAN VEGA, Zeiss, Оберкохен, Германия) и атомно-силовой микроскопии (PARK XE7, Парк, Сувон, Корея). Среднеквадратичная шероховатость супергидрофобного покрытия после износа рассчитывалась по топографии поверхности.Устойчивость супергидрофобной поверхности к коррозионным жидкостям оценивали с помощью теста на гидрофобность после погружения в кислую и щелочную жидкости. Механическая прочность супергидрофобного покрытия была проверена путем измерения углов контакта с водой и наблюдения за микроскопической топографией поверхности после истирания наждачной бумагой с определенными механическими нагрузками и расстояниями износа, аналогично процедуре в стандарте ISO 8251-81 [42]. Поверхностная адгезия супергидрофобного покрытия была оценена с помощью теста на адгезию в стандарте ASTM D3359 [43], который классифицирует уровень адгезии покрытия в соответствии с целостностью покрытия после царапин многолезвийным резаком.Кроме того, твердость поверхности готового супергидрофобного покрытия определялась тестированием на царапины на основе стандарта ASTM D3363 [44], который оценивает твердость поверхности покрытия, сравнивая ее с твердостью данных карандашей с определенным твердость, царапая поверхность покрытия с фиксированным давлением.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктура поверхности

a, b показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения предварительно подготовленной супергидрофобной поверхности.На рисунке a поверхность состоит из нерегулярной трехмерной (3D) микропапиллы диаметром от 2 до 4 мкм. Кроме того, на рисунке b на микропапилле обнаружены наночастицы от 43 до 60 нм. Изображения SEM дополнительно подтверждают, что супергидрофобная поверхность имеет шероховатую поверхность.

Сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) поверхности композита супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

3.2. Смачиваемость поверхности

На вставке показаны профили капель воды на поверхности композитных покрытий метилсиликоновая смола / SiO ₂ .Стеклянная подложка без покрытия показала WCA 37,5 ± 2 °. По сравнению с гидрофильной голой стеклянной пластиной, капли воды на поверхности композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ имеют приблизительно сферическую форму. Статические углы контакта с водой на композитной поверхности составляют от 154,9 ° до 160,3 °, а средний статический угол контакта с водой составляет 157,2 °.

показывает гистерезис краевого угла смачивания композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ , определенный с помощью одного цикла добавления и удаления капли воды объемом 10 мкл.Кривая гистерезиса краевого угла в форме буквы «Z» демонстрирует разницу между краевыми углами наступающей и отступающей воды. По мере увеличения объема капли воды средний контактный угол продвигающейся воды составляет 160,8 °. Когда капли воды перестают расти и начинают сжиматься, угол смачивания удаляющейся воды сначала увеличивается, а затем становится устойчивым со значениями от 159,6 ° до 155,7 °, а средний угол смачивания удаляющейся водой составляет 158,5 °. Разница между краевым углом наступающей воды и краевым углом удаляемой воды определяется как гистерезис краевого угла смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со средним значением 2.3 °. Низкое значение гистерезиса краевого угла смачивания и большие краевые углы смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ указывают на супергидрофобные характеристики предварительно подготовленной поверхности метилсиликоновой смолы.

Гистерезис угла смачивания водой супергидрофобной поверхности композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Капля воды остается почти сферической на супергидрофобной поверхности для воздушных зазоров между неровными зубцами шероховатой поверхности и каплей воды.Уравнение Кэсси [45] использовалось для количественной оценки площади контакта супергидрофобной поверхности с воздухом:

cosθ = f1 (1 + cosθe) −1

(3)

где θ — статический угол контакта с водой. супергидрофобного покрытия; f ₁ — отношение площади контакта твердого тела с жидкостью супергидрофобной поверхности; и θ _e — внутренний контактный угол поверхности метилсиликонового полимера. Статический угол смачивания водой супергидрофобного покрытия составляет 157.2 °. Угол смачивания поверхности метилсиликоновой смолы составляет 112 °. Согласно уравнению Кэсси, значение f ₁ можно рассчитать как 12,49%. Таким образом, может быть получено соотношение площади контакта твердой и жидкой фаз супергидрофобного покрытия с каплями воды. Кроме того, рассчитанная доля площади контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия f ₂ составляет 87,51%. Результаты показывают, что фактическая площадь контакта супергидрофобного покрытия с каплями воды составляет всего 12.49% общей площади контактной поверхности композита, а площадь контактной поверхности композита, занятая воздухом, оценивается в 87,51%. Результаты расчетов указывают на превосходные супергидрофобные свойства супергидрофобного покрытия.

3.3. Химическая и механическая стойкость

Была исследована химическая стойкость супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ . показывает статический краевой угол супергидрофобного покрытия, смоченного водными растворами с различными значениями pH через 24 часа.Судя по результатам испытаний, после смачивания агрессивными жидкостями со значениями pH от 1 до 14 статический угол контакта супергидрофобной поверхности всегда превышает 150 °. Минимальный и максимальный средний статический угол контакта коррозионной жидкости составляет 152,4 ° и 159,5 ° соответственно.

Статический угол смачивания супергидрофобной метилсиликоновой смолы / SiO ₂ композитного покрытия после инфильтрации агрессивными жидкостями с различными значениями pH в течение 24 часов.

показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия, смачиваемого агрессивными жидкостями со значениями pH в диапазоне от 1 до 14 через 24 часа.Гистерезис краевого угла смачивания капель воды остается низким: максимальное среднее значение составляет 5,8 °, а минимальное среднее значение — 1,5 °. Очевидно, коррозионные жидкости с различным диапазоном pH мало влияют на статический контактный угол и гистерезис контактного угла супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Гистерезис краевого угла смачивания водой супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ после пропитки кислотными и щелочными жидкостями в течение 24 часов.

Приведенные выше испытания показывают, что композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ сохраняет супергидрофобные свойства после коррозии кислотными и щелочными растворами в течение 24 часов и демонстрирует отличную устойчивость к кислотам и основаниям. Когда кислые или основные коррозионные жидкости падают на поверхность супергидрофобного покрытия, молекулы ОН-ПДМС и молекулы метилсиликона в супергидрофобных покрытиях вступают в прямой контакт с коррозионными жидкостями. Химически стабильные молекулы OH-PDMS и метилсиликона не подвержены коррозии в кислой или щелочной среде.Большая площадь контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия уменьшает площадь контакта между агрессивными жидкостями и супергидрофобной поверхностью композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ . Как химическая стабильность молекул с низкой энергией, так и малая площадь контакта с агрессивными жидкостями приводят к коррозионной стойкости супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Механическая прочность супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ была исследована методом абразивного истирания наждачной бумагой.Процесс испытания на истирание наждачной бумаги показан на рис. Супергидрофобное покрытие наносили наждачной бумагой размером 1500 меш с различными механическими нагрузками на нее. После истирания наждачной бумагой композитного покрытия супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ при скорости около 20 мм / с измеряли статический угол смачивания и гистерезис угла смачивания изношенного супергидрофобного покрытия. а показывает статический угол смачивания водой супергидрофобных покрытий при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм).Для супергидрофобных покрытий с расстоянием износа 350 мм статический угол смачивания водой уменьшается с 156,5 ° до 155,4 °, а механическая нагрузка увеличивается с 50 г до 200 г. При том же расстоянии износа статический угол контакта супергидрофобного покрытия с водой постепенно уменьшается с увеличением механической нагрузки. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г статический угол смачивания водой уменьшается с 155,4 ° до 154,0 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.При той же механической нагрузке статический контактный угол супергидрофобного покрытия уменьшается по мере увеличения расстояния износа. По сравнению со статическим углом контакта с водой свежего супергидрофобного покрытия (пунктирная линия на a), статический угол контакта с водой супергидрофобного покрытия немного уменьшается из-за механического износа, но остается более 150,0 °.

Принципиальная схема испытания супергидрофобной поверхности на износ.

( a ) Статические краевые углы смачивания водой и ( b ) гистерезис краевых углов смачивания изношенных супергидрофобных покрытий.

b показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм). Для супергидрофобного покрытия с расстоянием износа 350 мм гистерезис краевого угла увеличивается с 3,2 ° до 5,4 ° при увеличении механической нагрузки с 50 г до 200 г. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия постепенно увеличивается по мере увеличения механической нагрузки в случае того же расстояния износа.Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г гистерезис краевого угла увеличивается с 5,4 ° до 7,9 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия также увеличивается с увеличением расстояния износа при той же механической нагрузке. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия увеличивается с механическим износом, но в исследовании остается в пределах 10 ° по сравнению с гистерезисом краевого угла, равным 2.3 ° для изношенного супергидрофобного покрытия. Приведенные выше результаты испытаний показывают, что статический угол контакта с водой и гистерезис угла контакта супергидрофобного покрытия ухудшаются с увеличением механического напряжения и расстояния износа. Однако после жестких механических испытаний композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ остается супергидрофобным.

демонстрирует типичный вид сбоку капель воды на супергидрофобном покрытии после износа на 100 мм с механической нагрузкой 200 г.Поверхность изношенного супергидрофобного покрытия остается ровной и без видимых царапин. Капли воды остаются сферическими в изношенной области супергидрофобной поверхности. Кроме того, капли воды легко соскальзывают со слегка наклонной супергидрофобной поверхности. Приведенные выше результаты свидетельствуют о высокой механической прочности супергидрофобного покрытия.

Гидрофобные свойства супергидрофобного покрытия после испытания на износ наждачной бумагой.

Как показано на, по сравнению со среднеквадратичной шероховатостью 213 нм для свежего супергидрофобного покрытия супергидрофобная поверхность при расстоянии износа 350 мм снижает шероховатость поверхности с 204.От 3 до 190,2 нм при механической нагрузке от 50 до 200 г. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г среднеквадратичная шероховатость поверхности уменьшается с 190,2 нм до 174,5 нм при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.

Среднеквадратичная шероховатость изношенных супергидрофобных покрытий.

показывает топографию поверхности супергидрофобного покрытия до и после механического истирания на 700 мм с механической нагрузкой 200 г.На неровной шероховатой поверхности супергидрофобного покрытия можно наблюдать микромасштабные царапины, показанные синими стрелками. По сравнению с предварительно подготовленной супергидрофобной поверхностью, некоторое количество микровыступов размером около 1,2 мкм исчезло на изношенной супергидрофобной поверхности. Однако на поверхности супергидрофобного покрытия все еще видны нерегулярные выступы микронного размера около 0,4 мкм со встроенными неровностями нанометрового размера.

Изображения ( a ) в исходном состоянии и ( b ) изношенных супергидрофобных покрытий, полученные с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).

Из-за высокой активности метилсиликоновой смолы сильная адгезионная способность метилсиликоновой смолы между частицами нано-SiO ₂ и субстратом затрудняет разрушение шероховатых структур на поверхности супергидрофобной покрытие. Поддерживаемая бинарная микро / наношероховатость обеспечивает низкую степень контакта капель с шероховатой поверхностью, а также большой воздушный зазор между каплями и покрытием. Таким образом, изношенная композитная поверхность метилсиликоновая смола / SiO ₂ демонстрирует такие же супергидрофобные характеристики, что и свежая поверхность.

3.4. Поверхностная адгезия и твердость

показывает адгезию супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ к поверхности с использованием метода разрезания решетчатой ​​сетки. Край квадрата имеет несколько следов отслаивания, и большинство квадратов целы, без заготовок большой площади. Согласно критериям оценки адгезии покрытия [43] адгезия композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со стеклянной подложкой определена как степень 1.

Поверхностная адгезия супергидрофобной поверхности с помощью тестера поперечных разрезов.

показывает поверхностную твердость супергидрофобной композитной поверхности по царапинам карандашом с различной твердостью. После того, как карандаш с твердостью 4H пересекает поверхность супергидрофобного покрытия, на поверхности покрытия не возникает никаких повреждений. Однако поверхность супергидрофобного покрытия царапается карандашом с твердостью 5H. В соответствии со стандартом ASTM D3363 [44] твердость поверхности супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ измеряется как 4H.

Твердость поверхности супергидрофобного покрытия после карандашного теста.

5. Выводы

Прочное супергидрофобное покрытие на поверхности предметного стекла получают путем распыления воздухом композитов из метилсиликоновых смол и наноразмерных частиц кремнезема (SiO ₂ ). Приготовленная прочная супергидрофобная поверхность имеет угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис угла смачивания водой 2,3 °. СЭМ-изображения указывают на существование микро / нано иерархических структур на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как класс 1 и 4H соответственно. При испытании на механическую прочность иерархические микро / нано-структуры остаются на поверхности супергидрофобного покрытия после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность получения прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения твердости его поверхности и прочности сцепления между покрытием и подложками.

Вклад авторов

Идея была сформулирована Z.H. и J.L., а подготовку проводили W.X., H.W. и X.S. З.Х. и Ю.В. провели эксперименты и проанализировали результаты. Эскиз написан Р.З. и З.Х. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Финансирование

Это исследование частично финансировалось Национальной программой ключевых фундаментальных исследований Китая (программа 973) (2015CB251003), Национальным фондом естественных наук Китая (No.51425702 и № 51321063), Китайский постдокторский научный фонд (№ 2018T110944), Национальная инженерная лаборатория инженерных технологий сверхвысокого напряжения (Куньмин, Гуанчжоу, NELUHV211001) и Научно-технологический проект SGCC (SGTYHT / 14-JS-188 ), Центральный университетский фонд (106112017CDJZRPY0008), Электроэнергетический научно-исследовательский институт государственной сетевой компании Чунцинской электроэнергетической компании (2017 Yudian Technology 16 #).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Одностадийное приготовление прочных супергидрофобных покрытий MSR / SiO2 путем распыления суспензии воздухом

Micromachines (Базель). 2018 Dec; 9 (12): 677.

² Станция постдокторских исследований в области химической инженерии и технологий, Университет Чунцина, Чунцин 400040, Китай

Поступило 4 ноября 2018 г .; Принято 14 декабря 2018 г.

Abstract

В этом исследовании мы разрабатываем одноэтапный подход к созданию прочных супергидрофобных покрытий на стеклянных поверхностях. Представлены гидрофобные характеристики, стойкость к коррозионным жидкостям и механическая прочность супергидрофобной поверхности. Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Микро / наноиерархические структуры и элементы кремния и фтора наблюдаются на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как 1-й уровень и 4H соответственно. Таким образом, покрытие способно сохранять супергидрофобное состояние после шлифования песком с нагрузкой 200 г и расстоянием износа 700 мм. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, наблюдаемого с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность производства прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения его адгезионной прочности и твердости поверхности.

Ключевые слова: супергидрофобный, прочный, адгезия, коррозионная стойкость

1. Введение

В настоящее время, с развитием нанотехнологий, микро / наноустройства привлекли внимание многих исследователей и широко применяются в медицине, химии. области биологии, электроники и точного приборостроения [1,2,3]. Однако большинство точных электронных устройств чувствительны к влаге, поэтому вода и влага сильно влияют на долговечность и точность.Кроме того, биоадгезия поверхности, включающая различные типы взаимодействий между организмами и поверхностью, затрудняет дальнейшее применение в медицине и биологии [4].

В последние десятилетия было обнаружено, что поверхность листьев лотоса демонстрирует сильную гидрофобность, так называемую супергидрофобность. Супергидрофобная поверхность определяется как поверхность с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° и углом скольжения по воде (WSA) менее 5 °, так что капли воды на ней остаются сферическими и имеют тенденцию легко соскальзывать [5 , 6,7].Уменьшение площади между каплей и супергидрофобной поверхностью приводит к множеству потенциальных применений в таких областях, как защита от запотевания [8], защита от влаги [9], биоповерхность [10], защита от обледенения [11], ток утечки. подавление [12,13], самоочистка [14], отделение воды от масла [15] и защита от коррозии [16].

В общем, супергидрофобные поверхности могут быть достигнуты путем создания микро / наноструктур на поверхностях с низкой поверхностной энергией. Многие методы, такие как химическое травление [17,18], электрохимическое осаждение [19,20], электроспиннинг [21,22], разделение фаз [23,24], плазменная обработка [25,26] и золь-гель процессы [27 , 28] были адаптированы для имитации супергидрофобных поверхностей с эффектом лотоса.Супергидрофобные поверхности допускают захват большого количества воздуха и, следовательно, снижают сопротивление поверхностного трения между самой поверхностью и каплей. Капли воды имеют тенденцию скатываться или соскальзывать с поверхностей из-за наклона или внешней вибрации. Превосходная гидрофобность и самоочищающиеся свойства супергидрофобных поверхностей полезны для уменьшения количества капель воды и накопления загрязнений, что, следовательно, делает супергидрофобный материал перспективным кандидатом для улучшения характеристик защиты от загрязнения наружных высоковольтных изоляторов в энергосистемах. .Однако супергидрофобные поверхности не могут поддерживать супергидрофобность из-за хрупких микроструктур на них [29,30,31]. Обычно применяемые неорганические супергидрофобные покрытия, такие как оксиды металлов [32,33,34] и оксиды редкоземельных элементов [35], являются химически чувствительными. Органические супергидрофобные покрытия [4,36] не обладают механической прочностью, но обладают хорошей химической стойкостью [37].

Большинство прочных супергидрофобных поверхностей подготовлено с использованием изначально прочных материалов, таких как металлические сетки и ткани [38].Устойчивость к истиранию супергидрофобной поверхности на основе полиуретанового эластомера и расходуемого темплата из оксида алюминия сохранялась после 10 000 циклов с углом контакта с водой (WCA) более 150 ° [21]. Кроме того, Alan et al. использовали сетчатую ткань в качестве шаблона многоразового использования для изготовления прочной супергидрофобной поверхности, которая оставалась супергидрофобной после более чем 5500 циклов истирания при 32,00 кПа [39]. Чжоу и др. сообщили о супергидрофобном тканевом покрытии из сшитого полидиметилсилоксанового эластомера, которое способно выдерживать более 20000 циклов истирания при 12.00 кПа без потери супергидрофобности [40]. Кроме того, Zimmermann et al. изготовили прочные супергидрофобные ткани одностадийным методом газофазного покрытия, которые сохраняют супергидрофобные свойства после 1450 циклов истирания при давлении нагрузки 7,8 кПа [41]. Тем не менее, подготовка супергидрофобной поверхности с высокой стойкостью к истиранию без использования прочных материалов все еще является сложной задачей.

В этой работе мы подготовили прочное супергидрофобное покрытие на стеклянных поверхностях с помощью лицевого одноэтапного подхода и проанализировали гидрофобные свойства, механическую прочность и сопротивление коррозионным жидкостям.Свежеприготовленная супергидрофобная поверхность имеет краевой угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис краевого угла смачивания 2,3 °. Иерархические структуры на поверхности супергидрофобных покрытий наблюдались с помощью изображений сканирующей электронной микроскопии (SEM). Сила адгезии и твердость супергидрофобной поверхности были определены как первый уровень и 4H соответственно. Кроме того, при наблюдении с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) шероховатая структура остается на супергидрофобной поверхности после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г, что показывает, что поверхность после подготовки сохраняет супергидрофобную способность на длительные периоды.Результаты демонстрируют возможность получения прочных супергидрофобных покрытий за счет повышения их поверхностной твердости и прочности сцепления между покрытием и подложками.

2. Материалы и методы

Супергидрофобное покрытие в этом исследовании было изготовлено путем включения наночастиц SiO ₂ с низкой поверхностной энергией в метилсиликоновую смолу. Наночастицы SiO ₂ были получены в результате гелеобразования золя нанокремнезема, образованного композитами тетраэтилортосиликата (TEOS) и гидроксида аммония.Сначала 30 мл TEOS, растворенного в 350 мл спирта, перемешивали в течение 24 часов. Затем добавляли 18 мл гидроксида аммония (объемное соотношение дистиллированной воды к аммиаку 2: 7) для образования золя. Аэрогель нанокремнезема получали сушкой золя нанокремнезема в вакууме при 120 ° C в течение 12 часов и очисткой высокоскоростным центрифугированием. Химическая реакция показана ниже:

(C2H5O) 4Si → Nh5OH SiO2 + C2H5OH

(1)

Для уменьшения поверхностной энергии наночастиц SiO ₂ последовательно было синтезировано 3 г наночастиц SiO ₂ , синтезированных выше. смешивают с 25 мл н-гексилового спирта и 1 г полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами (OH-PDMS) путем механического перемешивания.После 24 часов перемешивания дополнительно добавляли 0,08 г дибутилоловодилаурата (DBTD) и 10 мл н-гексилового спирта. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность наночастиц SiO ₂ происходила после дополнительных 30 минут механического перемешивания. Гидрофобные наночастицы SiO ₂ были получены после сушки в течение 2 ч при 60 ° C. Химическая прививка OH-PDMS на поверхность диоксида кремния показана ниже:

SiOH + HO [SiOSi] nOH → DBTD SiO [SiOSi] nOSi + h3O

(2)

Два грамма метилсиликоновых смол и 10 г гидрофобные наночастицы SiO ₂ смешивали и диспергировали ультразвуком при комнатной температуре в течение 10 мин.Смеси метилсиликоновых смол / SiO ₂ были распылены на поверхность предметного стекла путем распыления воздуха с использованием воздушного распылителя с диаметром сопла 0,5 мм и давлением распыления 0,15 МПа. Расстояние распыления между поверхностью предметного стекла и наконечником сопла составляло около 15 см. Стеклянное предметное стекло с композитным покрытием метилсиликоновая смола / SiO ₂ сушили в печи при 100 ° C в течение 1 ч, и, наконец, на поверхности композитного покрытия было получено супергидрофобное композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ . стекло скользит.

Гидрофобность, такую ​​как статический угол смачивания водой и гистерезис угла смачивания водой, свежеприготовленного супергидрофобного покрытия измеряли измерителем угла смачивания (Drop Meter A-20, Maishi, Ningbo, China). Микротопографию свежеприготовленного покрытия сканировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (TESCAN VEGA, Zeiss, Оберкохен, Германия) и атомно-силовой микроскопии (PARK XE7, Парк, Сувон, Корея). Среднеквадратичная шероховатость супергидрофобного покрытия после износа рассчитывалась по топографии поверхности.Устойчивость супергидрофобной поверхности к коррозионным жидкостям оценивали с помощью теста на гидрофобность после погружения в кислую и щелочную жидкости. Механическая прочность супергидрофобного покрытия была проверена путем измерения углов контакта с водой и наблюдения за микроскопической топографией поверхности после истирания наждачной бумагой с определенными механическими нагрузками и расстояниями износа, аналогично процедуре в стандарте ISO 8251-81 [42]. Поверхностная адгезия супергидрофобного покрытия была оценена с помощью теста на адгезию в стандарте ASTM D3359 [43], который классифицирует уровень адгезии покрытия в соответствии с целостностью покрытия после царапин многолезвийным резаком.Кроме того, твердость поверхности готового супергидрофобного покрытия определялась тестированием на царапины на основе стандарта ASTM D3363 [44], который оценивает твердость поверхности покрытия, сравнивая ее с твердостью данных карандашей с определенным твердость, царапая поверхность покрытия с фиксированным давлением.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктура поверхности

a, b показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения предварительно подготовленной супергидрофобной поверхности.На рисунке a поверхность состоит из нерегулярной трехмерной (3D) микропапиллы диаметром от 2 до 4 мкм. Кроме того, на рисунке b на микропапилле обнаружены наночастицы от 43 до 60 нм. Изображения SEM дополнительно подтверждают, что супергидрофобная поверхность имеет шероховатую поверхность.

Сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) поверхности композита супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

3.2. Смачиваемость поверхности

На вставке показаны профили капель воды на поверхности композитных покрытий метилсиликоновая смола / SiO ₂ .Стеклянная подложка без покрытия показала WCA 37,5 ± 2 °. По сравнению с гидрофильной голой стеклянной пластиной, капли воды на поверхности композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ имеют приблизительно сферическую форму. Статические углы контакта с водой на композитной поверхности составляют от 154,9 ° до 160,3 °, а средний статический угол контакта с водой составляет 157,2 °.

показывает гистерезис краевого угла смачивания композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ , определенный с помощью одного цикла добавления и удаления капли воды объемом 10 мкл.Кривая гистерезиса краевого угла в форме буквы «Z» демонстрирует разницу между краевыми углами наступающей и отступающей воды. По мере увеличения объема капли воды средний контактный угол продвигающейся воды составляет 160,8 °. Когда капли воды перестают расти и начинают сжиматься, угол смачивания удаляющейся воды сначала увеличивается, а затем становится устойчивым со значениями от 159,6 ° до 155,7 °, а средний угол смачивания удаляющейся водой составляет 158,5 °. Разница между краевым углом наступающей воды и краевым углом удаляемой воды определяется как гистерезис краевого угла смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со средним значением 2.3 °. Низкое значение гистерезиса краевого угла смачивания и большие краевые углы смачивания водой композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ указывают на супергидрофобные характеристики предварительно подготовленной поверхности метилсиликоновой смолы.

Гистерезис угла смачивания водой супергидрофобной поверхности композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Капля воды остается почти сферической на супергидрофобной поверхности для воздушных зазоров между неровными зубцами шероховатой поверхности и каплей воды.Уравнение Кэсси [45] использовалось для количественной оценки площади контакта супергидрофобной поверхности с воздухом:

cosθ = f1 (1 + cosθe) −1

(3)

где θ — статический угол контакта с водой. супергидрофобного покрытия; f ₁ — отношение площади контакта твердого тела с жидкостью супергидрофобной поверхности; и θ _e — внутренний контактный угол поверхности метилсиликонового полимера. Статический угол смачивания водой супергидрофобного покрытия составляет 157.2 °. Угол смачивания поверхности метилсиликоновой смолы составляет 112 °. Согласно уравнению Кэсси, значение f ₁ можно рассчитать как 12,49%. Таким образом, может быть получено соотношение площади контакта твердой и жидкой фаз супергидрофобного покрытия с каплями воды. Кроме того, рассчитанная доля площади контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия f ₂ составляет 87,51%. Результаты показывают, что фактическая площадь контакта супергидрофобного покрытия с каплями воды составляет всего 12.49% общей площади контактной поверхности композита, а площадь контактной поверхности композита, занятая воздухом, оценивается в 87,51%. Результаты расчетов указывают на превосходные супергидрофобные свойства супергидрофобного покрытия.

3.3. Химическая и механическая стойкость

Была исследована химическая стойкость супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ . показывает статический краевой угол супергидрофобного покрытия, смоченного водными растворами с различными значениями pH через 24 часа.Судя по результатам испытаний, после смачивания агрессивными жидкостями со значениями pH от 1 до 14 статический угол контакта супергидрофобной поверхности всегда превышает 150 °. Минимальный и максимальный средний статический угол контакта коррозионной жидкости составляет 152,4 ° и 159,5 ° соответственно.

Статический угол смачивания супергидрофобной метилсиликоновой смолы / SiO ₂ композитного покрытия после инфильтрации агрессивными жидкостями с различными значениями pH в течение 24 часов.

показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия, смачиваемого агрессивными жидкостями со значениями pH в диапазоне от 1 до 14 через 24 часа.Гистерезис краевого угла смачивания капель воды остается низким: максимальное среднее значение составляет 5,8 °, а минимальное среднее значение — 1,5 °. Очевидно, коррозионные жидкости с различным диапазоном pH мало влияют на статический контактный угол и гистерезис контактного угла супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Гистерезис краевого угла смачивания водой супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ после пропитки кислотными и щелочными жидкостями в течение 24 часов.

Приведенные выше испытания показывают, что композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ сохраняет супергидрофобные свойства после коррозии кислотными и щелочными растворами в течение 24 часов и демонстрирует отличную устойчивость к кислотам и основаниям. Когда кислые или основные коррозионные жидкости падают на поверхность супергидрофобного покрытия, молекулы ОН-ПДМС и молекулы метилсиликона в супергидрофобных покрытиях вступают в прямой контакт с коррозионными жидкостями. Химически стабильные молекулы OH-PDMS и метилсиликона не подвержены коррозии в кислой или щелочной среде.Большая площадь контакта газа и жидкости супергидрофобного покрытия уменьшает площадь контакта между агрессивными жидкостями и супергидрофобной поверхностью композита метилсиликоновая смола / SiO ₂ . Как химическая стабильность молекул с низкой энергией, так и малая площадь контакта с агрессивными жидкостями приводят к коррозионной стойкости супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ .

Механическая прочность супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ была исследована методом абразивного истирания наждачной бумагой.Процесс испытания на истирание наждачной бумаги показан на рис. Супергидрофобное покрытие наносили наждачной бумагой размером 1500 меш с различными механическими нагрузками на нее. После истирания наждачной бумагой композитного покрытия супергидрофобная метилсиликоновая смола / SiO ₂ при скорости около 20 мм / с измеряли статический угол смачивания и гистерезис угла смачивания изношенного супергидрофобного покрытия. а показывает статический угол смачивания водой супергидрофобных покрытий при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм).Для супергидрофобных покрытий с расстоянием износа 350 мм статический угол смачивания водой уменьшается с 156,5 ° до 155,4 °, а механическая нагрузка увеличивается с 50 г до 200 г. При том же расстоянии износа статический угол контакта супергидрофобного покрытия с водой постепенно уменьшается с увеличением механической нагрузки. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г статический угол смачивания водой уменьшается с 155,4 ° до 154,0 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.При той же механической нагрузке статический контактный угол супергидрофобного покрытия уменьшается по мере увеличения расстояния износа. По сравнению со статическим углом контакта с водой свежего супергидрофобного покрытия (пунктирная линия на a), статический угол контакта с водой супергидрофобного покрытия немного уменьшается из-за механического износа, но остается более 150,0 °.

Принципиальная схема испытания супергидрофобной поверхности на износ.

( a ) Статические краевые углы смачивания водой и ( b ) гистерезис краевых углов смачивания изношенных супергидрофобных покрытий.

b показывает гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия при различных механических нагрузках (50 г, 100 г и 200 г) и расстояниях износа (350 мм и 700 мм). Для супергидрофобного покрытия с расстоянием износа 350 мм гистерезис краевого угла увеличивается с 3,2 ° до 5,4 ° при увеличении механической нагрузки с 50 г до 200 г. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия постепенно увеличивается по мере увеличения механической нагрузки в случае того же расстояния износа.Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г гистерезис краевого угла увеличивается с 5,4 ° до 7,9 ° при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия также увеличивается с увеличением расстояния износа при той же механической нагрузке. Гистерезис краевого угла смачивания супергидрофобного покрытия увеличивается с механическим износом, но в исследовании остается в пределах 10 ° по сравнению с гистерезисом краевого угла, равным 2.3 ° для изношенного супергидрофобного покрытия. Приведенные выше результаты испытаний показывают, что статический угол контакта с водой и гистерезис угла контакта супергидрофобного покрытия ухудшаются с увеличением механического напряжения и расстояния износа. Однако после жестких механических испытаний композитное покрытие метилсиликоновая смола / SiO ₂ остается супергидрофобным.

демонстрирует типичный вид сбоку капель воды на супергидрофобном покрытии после износа на 100 мм с механической нагрузкой 200 г.Поверхность изношенного супергидрофобного покрытия остается ровной и без видимых царапин. Капли воды остаются сферическими в изношенной области супергидрофобной поверхности. Кроме того, капли воды легко соскальзывают со слегка наклонной супергидрофобной поверхности. Приведенные выше результаты свидетельствуют о высокой механической прочности супергидрофобного покрытия.

Гидрофобные свойства супергидрофобного покрытия после испытания на износ наждачной бумагой.

Как показано на, по сравнению со среднеквадратичной шероховатостью 213 нм для свежего супергидрофобного покрытия супергидрофобная поверхность при расстоянии износа 350 мм снижает шероховатость поверхности с 204.От 3 до 190,2 нм при механической нагрузке от 50 до 200 г. Для супергидрофобного покрытия с механической нагрузкой 200 г среднеквадратичная шероховатость поверхности уменьшается с 190,2 нм до 174,5 нм при увеличении расстояния износа с 350 мм до 700 мм.

Среднеквадратичная шероховатость изношенных супергидрофобных покрытий.

показывает топографию поверхности супергидрофобного покрытия до и после механического истирания на 700 мм с механической нагрузкой 200 г.На неровной шероховатой поверхности супергидрофобного покрытия можно наблюдать микромасштабные царапины, показанные синими стрелками. По сравнению с предварительно подготовленной супергидрофобной поверхностью, некоторое количество микровыступов размером около 1,2 мкм исчезло на изношенной супергидрофобной поверхности. Однако на поверхности супергидрофобного покрытия все еще видны нерегулярные выступы микронного размера около 0,4 мкм со встроенными неровностями нанометрового размера.

Изображения ( a ) в исходном состоянии и ( b ) изношенных супергидрофобных покрытий, полученные с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).

Из-за высокой активности метилсиликоновой смолы сильная адгезионная способность метилсиликоновой смолы между частицами нано-SiO ₂ и субстратом затрудняет разрушение шероховатых структур на поверхности супергидрофобной покрытие. Поддерживаемая бинарная микро / наношероховатость обеспечивает низкую степень контакта капель с шероховатой поверхностью, а также большой воздушный зазор между каплями и покрытием. Таким образом, изношенная композитная поверхность метилсиликоновая смола / SiO ₂ демонстрирует такие же супергидрофобные характеристики, что и свежая поверхность.

3.4. Поверхностная адгезия и твердость

показывает адгезию супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ к поверхности с использованием метода разрезания решетчатой ​​сетки. Край квадрата имеет несколько следов отслаивания, и большинство квадратов целы, без заготовок большой площади. Согласно критериям оценки адгезии покрытия [43] адгезия композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ со стеклянной подложкой определена как степень 1.

Поверхностная адгезия супергидрофобной поверхности с помощью тестера поперечных разрезов.

показывает поверхностную твердость супергидрофобной композитной поверхности по царапинам карандашом с различной твердостью. После того, как карандаш с твердостью 4H пересекает поверхность супергидрофобного покрытия, на поверхности покрытия не возникает никаких повреждений. Однако поверхность супергидрофобного покрытия царапается карандашом с твердостью 5H. В соответствии со стандартом ASTM D3363 [44] твердость поверхности супергидрофобного композитного покрытия метилсиликоновая смола / SiO ₂ измеряется как 4H.

Твердость поверхности супергидрофобного покрытия после карандашного теста.

5. Выводы

Прочное супергидрофобное покрытие на поверхности предметного стекла получают путем распыления воздухом композитов из метилсиликоновых смол и наноразмерных частиц кремнезема (SiO ₂ ). Приготовленная прочная супергидрофобная поверхность имеет угол смачивания с водой (WCA) 157,2 ° и гистерезис угла смачивания водой 2,3 °. СЭМ-изображения указывают на существование микро / нано иерархических структур на супергидрофобных поверхностях.Прочность сцепления и твердость поверхности определены как класс 1 и 4H соответственно. При испытании на механическую прочность иерархические микро / нано-структуры остаются на поверхности супергидрофобного покрытия после износа в течение 700 мм с механической нагрузкой 200 г. Шероховатая поверхность, оставшаяся после сильного механического истирания, микроскопически доказывает прочное происхождение супергидрофобного покрытия. Результаты демонстрируют возможность получения прочного супергидрофобного покрытия за счет повышения твердости его поверхности и прочности сцепления между покрытием и подложками.

Вклад авторов

Идея была сформулирована Z.H. и J.L., а подготовку проводили W.X., H.W. и X.S. З.Х. и Ю.В. провели эксперименты и проанализировали результаты. Эскиз написан Р.З. и З.Х. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Финансирование

Это исследование частично финансировалось Национальной программой ключевых фундаментальных исследований Китая (программа 973) (2015CB251003), Национальным фондом естественных наук Китая (No.51425702 и № 51321063), Китайский постдокторский научный фонд (№ 2018T110944), Национальная инженерная лаборатория инженерных технологий сверхвысокого напряжения (Куньмин, Гуанчжоу, NELUHV211001) и Научно-технологический проект SGCC (SGTYHT / 14-JS-188 ), Центральный университетский фонд (106112017CDJZRPY0008), Электроэнергетический научно-исследовательский институт государственной сетевой компании Чунцинской электроэнергетической компании (2017 Yudian Technology 16 #).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Гидрофобный песок своими руками — Science Fun

Узнайте, как сделать волшебный песок, называемый гидрофобным песком, в этом веселом и легком научном эксперименте.

Материалы:

• Цветной песок
• Протектор ткани водоотталкивающий
• Одноразовая тарелка или контейнер
• Ложка пластиковая
• Вентилятор
• Прозрачный пластиковый стакан
• Вода

Инструкции:

1. Насыпьте тонкий слой цветного песка в одноразовую тарелку или емкость.
2. Распылите водоотталкивающий тканевый протектор на цветном песке, пока он не станет влажным.
3. Смешайте цветной песок пластиковой ложкой.
4. Нанесите еще один слой протектора из водоотталкивающей ткани.
5. Поместите песок перед вентилятором для просушки. Пластиковой ложкой перемешивайте песок каждые несколько часов до полного высыхания.
6. Когда гидрофобный песок высохнет, наполните прозрачный пластиковый стакан водой.
7. Положите в воду ложку гидрофобного песка, сделанного своими руками, и понаблюдайте.
8. Как только вы закончите делать гидрофобный песок своими руками, слейте воду и сохраните песок, чтобы снова насладиться им позже.

ПОСМОТРЕТЬ БЫСТРЫЙ ВИДЕОУРОК

Как это работает:

Протектор из водоотталкивающей ткани покрывает песчинки и заставляет их слипаться под водой. Это создает воздушный карман вокруг песка, который не дает ему намокнуть.

Сделайте это научным проектом:

Попробовать покрыть другими мелкозернистыми веществами? Попробуйте проверить свой гидрофобный песок не в воде, а в других жидкостях. Используйте разные марки водоотталкивающего тканевого покрытия для создания разных партий гидрофобного песка своими руками и обратите внимание на любые различия.

УЗНАЙТЕ МНОЖЕСТВО УДОБНЫХ И ЛЕГКИХ НАУЧНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ!

ПОДПИШИТЕСЬ И НИКОГДА НЕ ПРОПУСТИТЕ ВЕСЕЛОЕ ВИДЕО НОВОЙ НАУКИ!

Супергидрофобный спрей делает все ваши вещи водонепроницаемыми

Шоколадный сироп для обуви NeverWet-Coated

Определенно странно наблюдать, как химики NeverWet наносят шоколадный сироп на пару белых парусиновых туфель и видеть, как сироп скатывается лентами.Или как насчет того, чтобы исследователи окунули iPhone в стакан с водой, а затем вытащили телефон и использовали его?

NeverWet — это набор из двух сверхгидрофобных спреев, включая базовое и верхнее покрытие, которые можно использовать для обработки бумаги, ткани, металла и других материалов. Когда местный новостной сайт Lancaster Online впервые разместил видео о NeverWet, изобретенное химиками из Ланкастера, штат Пенсильвания, это видео собрало почти 1,4 миллиона просмотров. Теперь, два года спустя, он наконец появится в продаже.NeverWet будет продаваться за 19,97 долларов в Home Depot, сообщает Lancaster Online в обновленной статье.

Rust-Oleum, производственная компания, имеющая лицензию на продажу NeverWet, имеет видео, в котором описывается, как ее использовать. Rust-Oleum рекламирует спрей для стройматериалов и обуви:

https://www.youtube.com/watch?v=BmMGv8A4QvE

Между тем создатели NeverWet Lancaster менее консервативны в отношении своего изобретения. В видеоинтервью с Lancaster Online они распыляли картонную коробку, чтобы превратить ее в импровизированный кулер, и даже продемонстрировали, как сделать iPhone водонепроницаемым.Мы не пробовали его здесь, поэтому мы не можем сказать наверняка, стоит ли распылять NeverWet на телефон, и, похоже, Rust-Oleum официально не поддерживает защиту электроники с помощью этого продукта.

Мы также не можем сказать, сможете ли вы забрать его сразу же, когда он выйдет. Rust-Oleum не стал бы сообщать Lancaster Online, сколько NeverWet будет произведено и на каких Home Depots он будет размещен. Он начнет появляться на полках магазинов через несколько недель, сообщает новостной сайт. Похоже, что набор для спрея продается на веб-сайте Home Depot.(Спасибо, ComputerDan!)

Капли жидкости на поверхности NeverWet

Ученые NeverWet впервые наткнулись на этот материал, когда пытались создать покрытие для защиты стали от коррозии. В итоге у них получился спрей, который образует очень большой угол контакта для любой воды, которая его касается, пояснил Lancaster Online. Материал с нулевым углом смачивания заставит каплю воды лечь ровно. Кожа человека имеет угол контакта от 75 до 90 градусов. Автомобильный воск имеет угол контакта 95 градусов.NeverWet создает угол контакта 165 градусов. Если бы угол контакта был 180 градусов, любая вода, касающаяся его, образовала бы идеальную сферу.