Abstrakt: Efterhånden som den langsigtede vejrbestandighed efterspørgsel efter superhydrofobe belægninger til udendørs udstyr udviklede denne undersøgelse et superhydrofobt belægningssystem baseret på silikonegummimatrix. Gennem kombinationen af sol-gel-metode og pulverspredningsmetode blev en mikro-nano dobbeltskala ru struktur konstrueret, og fremstillingsmekanismen, overflademorfologiregulering og vejrbestandighed af belægningen blev systematisk undersøgt. Eksperimenter viser, at belægningen stadig opretholder superhydrofobicitet (kontaktvinkel> 150 grader) i ekstreme miljøer (lav temperatur, saltspray, ultraviolet, mekanisk slid), hvilket tilvejebringer højtydende beskyttelsesløsninger til 5G-kommunikation, strømisolering og marine udstyr.
Forberedelsesproces og mekanisme af belægning og mekanisme
Sol-gel-metode til konstruktion af lavt overfladeenergisystem
Ved anvendelse af terminal hydroxylfluoreret polysiloxan som filmdannende materiale og 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl triethoxysilan som modifikator dannes en tredimensionel netværksstruktur gennem hydrolysekondensationsreaktion. Tilsæt præcipiteret silica (partikelstørrelse 20-40 nm) og fluorcarbonopløsningsmiddel, og brug silankoblingsmiddel (KH-570) til at opnå uorganisk-organisk grænsefladebinding. Under omdannelsen af SOL til gel migrerer fluor til overfladen på en retningsbestemt måde for at danne et lavt overfladeenergilag (overfladeenergi<10 mN/m), and at the same time, silica nanoparticles self-assemble into a porous structure with a contact angle of 153.2°±0.2°.
Pulveriseringsmetode til konstruktion af mikro-nano ru struktur
Ved hjælp af vulkaniseret silikongummi (HTV) med høj temperatur som matrixen er silicapulver (partikelstørrelse 5-15 μm) drysset og hærdes ved 180 grader. Faseseparationseffekten under hærdningsprocessen for PDM'er får silica-partiklerne til at integrere i matrixen og danner en mikro-nano-sammensat struktur svarende til et lotusblad (fraktal dimension 2.3-2.7). Surface Roughness (RA) når 35,695 μm, kontaktvinklen øges til 157,7 grad, og den rullende vinkel er mindre end 5 grader, hvilket opnår en selvrensende funktion.
Weathering Performance Optimization Strategy
Forbedret miljøtilpasningsevne
Forbedret UV -resistens ved belægning ved fluor modifikation: Efter 30 cyklusser med vekslende ultraviolet bestråling (313 nm) ved 60 grader og kondens ved 50 grader faldt kontaktvinklen kun til 161,1 grad, og superhydrofobiciteten blev stadig opretholdt. Efter saltspray -aldringstesten (35 grader, 5% NaCl -opløsning, 500 timer), blev belægningsoverfladen ikke korroderet, og kontaktvinklen var stabil ved mere end 152 grader takket være den fysiske barriereeffekt af silica og den kemiske inerthed af fluor.
Forbedret mekanisk stabilitet
En dobbeltlagsstruktur bruges til at forbedre slidbestandigheden: det nederste lag er et PDMS/siliciumdioxidkompositlag, og overfladelaget er et fluor modificeret lag. Efter 300 sandpapir skrubber (belastning 500 g) er kontaktvinklen stadig 159,9 grad, og rullende vinkel er 7,5 grader, hvilket er bedre end en enkeltlags belægning (kontaktvinkel efter slid<150°). In addition, the coating showed no cracking after thermal shock cycles (100 times) from -18°C to 150°C, and had excellent thermal expansion coefficient matching.
Typiske applikationssager
5G Antenne Cover Anti-regn-dæmpning
I den simulerede nedbørstest (48 timer, regnintensitet 10 mm/t), var kontaktvinklen for vanddråber på overfladen af den belagte antennedæksel 165,1 grad, den rullende vinkel var<3°, and the signal loss (-0.05~-0.28 dB) was reduced by more than 90% compared with the uncoated antenna cover (-3.71~-5.17 dB), effectively solving the rain attenuation problem of 5G base stations.
Anti-forurening flashover af strømisolatorer
Superhydrofob belægning påføres 110 kV sammensatte isolatorer. Ved den kunstige forurening (NaCl+Diatomaceous Earth, Ash Density 2,0 mg/cm²) test, øges flashover -spændingen med 29,0% (mild forurening) og 42,9% (alvorlig forurening) sammenlignet med almindelig RTV -belægning markant forbedrer pålideligheden af transmissionslinjens drift. Konklusion og udsigt
Denne undersøgelse opnåede et gennembrud i vejrbestandigheden af silikonegummisuperhydrofobe belægninger gennem materialedesign og strukturel optimering.
Fremtidig forskning vil fokusere på:
Udvikling af grønne opløsningsmiddelsystemer for at reducere VOC -emissioner;
Integration af lysende og ledende funktioner til at udvide applikationsscenarier;
Optimering af sprøjtningsprocessen for at opnå storskala industriel produktion.
Denne belægning har en vigtig promoveringsværdi inden for beskyttelse af udendørs udstyr og kan levere langsigtede beskyttelsesløsninger til smarte gitter, 5G-kommunikation og marineteknik.
