超疏水涂層技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
超疏水涂層技術(shù)的實(shí)例教程
江雷等采用靜電紡絲技術(shù)構(gòu)筑粗糙表面，再使用廉價(jià)的低表面能物質(zhì)硅油在煅燒過程中進(jìn)行同步修飾，制備出接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于5°的TiO2超疏水表面。
Huang 等用SiO2納米顆粒和硅酸溶液構(gòu)建涂層，通過改變SiO2納米顆粒和硅酸的比例調(diào)節(jié)涂層的粗糙程度，經(jīng)全氟辛基三氯硅烷改性后，其水接觸角達(dá)160°，滑動(dòng)角小于10°，且該涂層具有高透光率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。但是，當(dāng)該涂層表面的有機(jī)改性劑長時(shí)間接觸水時(shí)，其親水基團(tuán)的翻轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致疏水穩(wěn)定性變差，增加了其在實(shí)際應(yīng)用的不確定性。
層層組裝法
層層組裝技術(shù)是指在靜電作用、氫鍵結(jié)合和配位鍵結(jié)合等的作用下通過層層沉積構(gòu)造膜層的技術(shù)。
寧波大學(xué)的張群兵、王軍等用層層組裝法，以硅片為基底制備海膽狀TiO2超疏水表面。經(jīng)檢測，該表面的接觸角為151.2°，滾動(dòng)角為4.5°。
Shang 等以聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和聚4-苯乙烯磺酸鈉（PSS）為聚電解質(zhì)，采用層層自組裝法將玻璃依次浸漬在上述聚電解質(zhì)溶液中，再浸漬在聚苯乙烯改性SiO2粒子懸浮液中，最后用化學(xué)氣相沉積法在玻璃上沉積一層全氟辛烷制得高透明度超疏水多孔SiO2玻璃涂層，測得水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°。
溶膠－凝膠法
溶膠－凝膠法是將化學(xué)活性高的化合物水解后得到的溶膠進(jìn)行縮合反應(yīng)， 并將生成的凝膠干燥以形成微/納米孔狀結(jié)構(gòu)，從而使其具有超疏水性的一種制備方法，但是存在制備工藝路線比較長、得到的表面結(jié)構(gòu)可控性差和有溶劑污染等缺點(diǎn)。
Sanjay 等用溶膠－凝膠法將甲基三乙氧基硅烷（MTES）和多孔硅薄膜在玻璃基底上制備成接觸角達(dá)160°的超疏水表面。研究表明，此種方法制備的超疏水薄膜具有透明、貼壁、熱穩(wěn)定性良好和抗潮濕特性。
展開 超疏水表面是一類對水這類高張力液體具有極端排斥性的表面，比如水滴在荷葉表面能夠自如滾動(dòng)，但是這類表面對具有低表面張力的有機(jī)試劑卻表現(xiàn)出較差的排斥性。這種易被油污沾染的不足嚴(yán)重限制了超疏水表面的實(shí)際應(yīng)用。
湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院蔣健暉、徐偉箭教授課題組和澳大利亞墨爾本大學(xué)Frank Caruso教授課題組合作開展了該領(lǐng)域的相關(guān)研究，并取得了新進(jìn)展，開發(fā)了一種制備超級抗?jié)櫇裥约{米涂層的通用方法。
圖為超疏表面及其潤濕性表征
該納米涂層具有多級粗糙性凹角結(jié)構(gòu)和抗粘附性表面化學(xué)，對100多種液體表現(xiàn)出超強(qiáng)的排斥性，比如濃硫酸能夠在涂層表面滾落且不腐蝕表面，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)防護(hù)特性。同時(shí)，該涂層還具有可調(diào)控的透明性、外力耐受性和智能響應(yīng)性。該工作對抗?jié)櫇裥员砻娴脑O(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了重要的參考，以期能夠促進(jìn)表面科學(xué)的發(fā)展。
圖為超疏表面的響應(yīng)性表征
相關(guān)工作也于近期發(fā)表在材料領(lǐng)域頂尖期刊《Nature Materials》上（2018，DOI: 10.1038/s41563-018-0178-2），受到了Chemical & Engineering News的報(bào)道，得到了國際同行的認(rèn)可。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41563-018-0178-2
論文第一作者為博士潘帥軍和在讀博士郭瑞。其中，潘帥軍博士的研究領(lǐng)域是表面浸潤性，曾先后以第一作者在《Journal of the American Chemical Society》、《AIChE Journal》、《Nature Materials》等國際頂級期刊發(fā)表論文10篇。
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超疏水涂層技術(shù)的最新內(nèi)容
這種處理方式的優(yōu)勢在于非接觸式處理，不損傷基材，清潔效率高，還能引入極性基團(tuán)（如氨基、羥基），讓表面接觸角降至10°以下，大幅提升親水性。適用于精密塑膠件（如電子元件外殼、醫(yī)療耗材）的預(yù)處理，尤其適合熱敏性材料。
2、超聲波清洗技術(shù)
利用20-40kHz高頻聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)，形成微射流沖擊塑件表面，深入縫隙剝離油污和灰塵。
多功能一體化： 在實(shí)現(xiàn)超黑消光的同時(shí)，部分系列產(chǎn)品還兼具疏水、防腐蝕、抗指紋等附加功能，滿足客戶的多元化需求。
核心應(yīng)用領(lǐng)域
高端光學(xué)與精密儀器： 用于消除光學(xué)系統(tǒng)（如鏡頭、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、紅外傳感設(shè)備）內(nèi)部的雜散光，顯著提升成像對比度與信噪比。
海洋環(huán)境極端苛刻，設(shè)備必須抵抗：
鹽水腐蝕
高靜水壓力
振動(dòng)與沖擊
溫差變化
海生物附著
高質(zhì)量 CNC精密加工+防腐肌理設(shè)計(jì) 是關(guān)鍵基礎(chǔ)。
冠軍：蔚來汽車與 AkzoNobel – 電動(dòng)汽車換電場景下，用于提升使用壽命的電池包底板涂層
蔚來汽車與 AkzoNobel 合作，將電池包底板涂層的使用壽命從 5 年延長至 15 年，同時(shí)將涂層厚度減少 90%，為車輛減重 2.2 千克，并開創(chuàng)了將粉末涂層技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)汽車的先河。
8.超臨界流體色譜（SFC）
固定相：以超臨界二氧化碳為主要流動(dòng)相的色譜柱。
流動(dòng)相：超臨界流體，通常與助溶劑一起使用。
應(yīng)用：適用于分離非極性和中等極性化合物以及手性分離。
9.聯(lián)用技術(shù)：如LC-MS（液相色譜-質(zhì)譜法）和LC-NMR（液相色譜-核磁共振法）。
材料潤濕性轉(zhuǎn)換，如超親水和超疏水之間動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換可以為滴液操縱、油水分離、信息加密、水收集等領(lǐng)域提供極大便利。
動(dòng)態(tài)雙面神行為的應(yīng)用：應(yīng)用包括一組相互連接或者并行的系統(tǒng)，其能量流動(dòng)或轉(zhuǎn)化方向可以在環(huán)境因素的刺激作出自適應(yīng)性（或主動(dòng)控制）變化。這些應(yīng)用同步化實(shí)現(xiàn)，可以顯著降低各種應(yīng)用的綜合能耗并提高耐久性。例如電化學(xué)脫鹽電池在運(yùn)行過程消耗電能，產(chǎn)生淡水資源。
（3）微乳液法通常由水溶液、疏水溶液(油相)組成反應(yīng)體系，并添加表面活性劑，由表面活性劑在水相和疏水相之間產(chǎn)生相互分割的微乳液的超小反應(yīng)器，作為產(chǎn)物成核長大的反應(yīng)場所。反應(yīng)物隨液相滴入油相后，會(huì)在水相、油相、表面活性劑組成的微乳顆粒超小反應(yīng)器中反應(yīng)，形成納米顆粒。微乳液法需要大量的有機(jī)溶劑和表面活性劑，操作繁瑣，效率低，溶不易洗脫，后期處理過程要求苛刻，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
納米環(huán)保清潔：光觸媒、納米抗菌消毒、HVAC系統(tǒng)、凈化設(shè)備、納米空氣凈化與水處理技術(shù)、空氣凈化器、空氣過濾器、水處理探測與處理設(shè)備、新型環(huán)境治理技術(shù)、PM2.5預(yù)防設(shè)備和耗材等。
石墨烯薄膜、氧化石墨烯溶液、石墨烯粉體設(shè)備、石墨烯薄膜生長CVD設(shè)備等。
低反射率，該涂層在任何厚度的大氣窗口透射率范圍內(nèi)都具有低反射率，使其適用于涂覆混凝土和類似基材。
亞環(huán)境冷卻，即使在中午（上午 11 點(diǎn)至下午 2 點(diǎn)之間）左右，該涂層也能實(shí)現(xiàn) 4°C 以上的低于環(huán)境冷卻，與白色商業(yè)瓷磚相比，溫度更低。
要么親水，要么疏水，通過用有機(jī)硅化合物浸漬，涂層可以從超親水性（被水吸引）轉(zhuǎn)變?yōu)?em>疏水性（排斥水）。涂層的這種變化只會(huì)導(dǎo)致太陽反射率的小幅下降。
ETH研究人員所設(shè)計(jì)磷脂分子在鈣鈦礦納米晶體周圍形成了一層保護(hù)層，使其能夠分散在非水有機(jī)溶液中，它們能夠確保量子點(diǎn)更連續(xù)地發(fā)射光子。（圖片：Kovalenko實(shí)驗(yàn)室）
量子力學(xué)效應(yīng)與超輻射
研究人員通過實(shí)驗(yàn)證明，相干耦合效應(yīng)也適用于鈣鈦礦量子點(diǎn)材料。通過量子力學(xué)效應(yīng)，激子偶極子可以遍布量子點(diǎn)的整個(gè)體積，從而產(chǎn)生自己的幾個(gè)副本。
