湖南不锈钢超疏水防覆冰应用

    众所周知，一“生气”就圆鼓鼓的刺鲀，在受到威胁时会瞬间膨胀身体，皮肤上的刺也像一根根银针，向敌人彰显着自己的力量，以期保护自己。如此坚硬的“盔甲”给科研人员带来了灵感。近日，日本国立材料科学研究所（NIMS）YoshihiroYamauchi和MasanobuNaito教授研究团队受“刺鲀”启发，制备了微米级四脚状ZnO和聚（二甲基硅氧烷）的复合材料，在形成超疏水性的合理粗糙度的同时使其具有良好的弹性。该材料具有耐磨损/划痕/切片/液滴冲击/弯曲/扭转耐超疏水柔性性能，由于四脚的几何形状和聚二甲基硅氧烷的弹性，复合材料在1000次磨损和1000次弯曲循环后，依然能保持稳定的疏水性能。该研究以题为《DurableandFlexibleSuperhydrophobicMaterials:Abrasion/Scratching/Slicing/DropletImpacting/Bending/Twisting-TolerantCompositewithPorcupinefish-LikeStructure》发表在《ACSAppliedMaterials&Interfaces》上。（见文末原文链接）图1.(a)刺鲀的结构及其骨架；(b)复合材料的示意图通过扫描电镜分析20个**的φ-四脚架，得到脊柱前列的锐角(=2φ)为°，脊柱的长度为4−10μm；(c)单个ZnO-四脚(i)和两个和六个ZnO-四脚(ii，iii)的SEM图像；(d)弹性针状框架的SEM图像。超疏水涂层是在疏水方面的应用是非常理想的。湖南不锈钢超疏水防覆冰应用

    组分a的具体制备步骤为：将含氟丙烯酸酯类单体、功能单体、式（i）所示的硅烷、引发剂、溶剂加入到反应容器中，在保护气氛下加热至60-100°c，反应2-24h而成。进一步地，所述含氟丙烯酸酯类单体选自丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的一种或多种。进一步地，所述功能单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或多种。进一步地，引发剂为叔丁基过氧化氢。对于本发明的涂料，将其涂敷于基体表面，如金属、塑料、木材等表面，经干燥固化即可形成超疏水膜。本发明具有以下有益效果：（1）通过在硅烷表面引入含氟丙烯酸树脂基团，可以为涂料提供优良的疏水性，并提供微观形貌基底，同时，涂料中的硅烷原位水解得到纳米二氧化硅，配合其所链接的含氟丙烯酸树脂基团，形成微纳米复合结构，具有超疏水性。同时，由于含氟丙烯酸树脂基团是直接与硅链接，所得到的涂料经固化剂固化后可在基体表面形成紧密结合的致密的涂料层，整个涂料与基体的结合力***提升。（2）所使用的硅烷中具有半胱氨酸基团，即-nh-c。河南疏水膜超疏水防覆冰疏油助剂材料分子与水分子之间的相互作用的内聚力大于水分子之间的内聚力时，水分子的能很快在材料表面铺散开来。

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    空气中的水分遇到温度较低的箭体，极易凝结成小水珠附着在箭体表面，并在重力作用下向***淌，并从缝隙渗透进入火箭内部。新一代运载火箭主要在海南文昌发射场执行发射任务，发射场环境高温、多雨、潮湿，即使天气晴朗，从推进剂加注至发射的数十小时期间，箭体表面均存在大量的冷凝水流淌，贮箱附近无绝热层保护的区域，更是完全被冰层覆盖。因此，对于新一代运载火箭，箭体结构的防水处理是发射前的一项重要工作。箭体表面存在诸如铆接、螺接、蒙皮搭接等大量的不可见缝隙，也包括操作舱口盖、分离对接面等一些较大缝隙，当前主要采取措施是用硅橡胶、密封条对缝隙进行封堵。该工作非常繁重，使得火箭在生产和发射阶段操作复杂化，而且增加了火箭重量。据统计，单发火箭防水使用的硅橡胶，总重量可达100kg以上，与一个Φ2米级舱段结构的重量相当。本文尝试利用超疏水现象，用“以疏代堵”的理念，在箭体表面喷涂超疏水材料，基于运载火箭实际使用环境进行防水、防结冰试验，探究将超疏水材料应用于箭体结构防水性能提升的可行性，为简化火箭发射任务中的箭体结构防水操作、减轻结构重量、提升运载能力提出一种新途径。维晶疏水疏油涂层耐酸碱腐蚀性能优良。

    2015年5本报记者王海霞;风机叶片覆冰问题引关注[N];中国能源报;2014年6文艺田静本报记者徐云翔;千万元税收优惠成就**大风机叶片[N];中国税务报;2008年7本报记者赵汀;风机叶片设计仍是软肋[N];中国电力报;2015年8记者杨焘郡;我区首片风机叶片成功下线[N];宁夏日报;2010年9本报记者杨歌;直面三大挑战风机叶片行业发展提速[N];机电商报;2010年10本报记者张栋钧;风机叶片市场需求量有望持续增长[N];中国电力报;2016年中国博士学位论文全文数据库前5条1关婷;LiCoO_2/C电池循环性能衰减规律及不同条件加速影响研究[D];哈尔滨工业大学;2018年2黄正勇;耐磨超疏水半导体硅橡胶复合涂层制备方法与防冰性能研究[D];重庆大学;2016年3杨钦;工程实用性超疏水自清洁涂层防结冰行为及机理研究[D];中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院);2017年4赵玉顺;绝缘子超疏水涂层制备方法与防冰性能研究[D];重庆大学;2010年5魏远;纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及其表面水滴电致运动特性[D];重庆大学;2017年中国硕士学位论文全文数据库**条1吴尧;绝缘子超疏水涂层表面水滴冻结过程及其影响因素[D];重庆大学;2014年2朱哲;[D];武汉理工大学;2015年3徐燕。涂层常温固化是后拥有易清洁的特性，表面油垢、污渍可以轻松擦除。安徽纳米超疏水防覆冰

疏水疏油涂层的常温固化，漆膜硬度比较高可达8H（硬度与基材相关）。湖南不锈钢超疏水防覆冰应用

    因此目前作为疏水改性的含氟碳链一般碳原子数都≥8。但是这些长链的全氟碳链是目前已知的**难降解的有机污染物之一，加工和使用过程中会带来严重的环保压力，有可能造成污染。而且在室外的电气柜上涂覆超疏水涂料后，会在日常使用的风吹日晒环境中，超疏水的性能会逐渐降低，往往一段时间需要重新补涂，造成人力成本和涂料成本的升高。此外，一般超疏水的涂料中由于一般加入疏水改性的气象二氧化硅无机疏水填料，往往会产生掉粉的问题，即涂料的耐磨性也有待提升。**cn公开了一种耐磨超疏水涂料组合物，其为三组分涂料组合物，其中a组分为具有活性基团的超疏水硅藻土分散液，增强了卷纸树脂的亲和力，提高了涂层整体的致密性。所得疏水材料具有良好的耐磨性，在砂纸摩擦多次后仍保持优异的超疏水性能。但是该涂料应用于电气柜，特别是野外电气柜的表面防水，防凝露涂料使用，在高湿度，高盐度的空气氛围中，长时间使用超疏水性能下降较快。无法满足电气柜用涂料的实际需求。**cna公开了一种超疏水石墨烯风电叶片表面防护涂层材料，具有耐候性、耐磨性、优异的附着力、耐腐蚀性。但是使用了价格昂贵的石墨烯类材料，成本高昂，对于电气柜需要大面积施涂的涂料来说。湖南不锈钢超疏水防覆冰应用

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