Özet: Açık hava ekipmanı için süper hidrofobik kaplamaların uzun süreli hava direnci talebini hedefleyen bu çalışma, silikon kauçuk matrisine dayanan bir süper hidrofobik kaplama sistemi geliştirdi. Sol-jel yöntemi ve toz yayma yöntemi kombinasyonu yoluyla, bir mikro-nano çift ölçekli kaba yapı oluşturuldu ve kaplamanın hazırlama mekanizması, yüzey morfolojisi regülasyonu ve hava direnci sistematik olarak incelendi. Deneyler, kaplamanın aşırı ortamlarda (düşük sıcaklık, tuz spreyi, ultraviyole, mekanik aşınma) hala süper hidrofobikliği (temas açısı> 150 derece) koruduğunu ve 5G iletişim, güç yalıtım ve deniz ekipmanı için yüksek performanslı koruma çözeltileri sağladığını göstermektedir.
Kaplama hazırlama işlemi ve mekanizması
Düşük yüzey enerji sistemi inşa etmek için sol-jel yöntemi
Terminal hidroksil florlu polisiloksan film oluşturma materyali olarak ve 1H, 1H, 2H-Perflorooktil trietoksisilan olarak değiştirici olarak kullanıldığında, hidroliz yoğuşma reaksiyonu ile üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturulur. Çökeltilmiş silika (partikül boyutu 20-40 nm) ve florokarbon çözücü ekleyin ve inorganik-organik arayüz bağı elde etmek için silan kuplaj maddesi (KH-570) kullanın. Sol'un jele dönüşümü sırasında, florür düşük yüzey enerji tabakası oluşturmak için yüzeye yönlü bir şekilde göç eder (yüzey enerjisi<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°.
Mikro-nano kaba yapı oluşturmak için toz yöntemi
Matris olarak yüksek sıcaklık vulkanize silikon kauçuk (HTV) kullanılarak, silika tozu (partikül boyutu 5-15 μm) serpilir ve 180 derecede kürlenir. PDM'lerin kürleme işlemi sırasında faz ayırma etkisi, silika parçacıklarının matrise gömülmesine neden olur ve bir lotus yaprağına benzer bir mikro nano kompozit yapı oluşturur (fraktal boyut 2.3-2.7). Yüzey pürüzlülüğü (RA) 35.695 μm'ye ulaşır, temas açısı 157.7 dereceye yükselir ve haddeleme açısı 5 dereceden azdır ve kendi kendini temizleme fonksiyonu elde eder.
Ayaktan Performans Optimizasyon Stratejisi
Gelişmiş çevresel uyarlanabilirlik
Florür modifikasyonu ile kaplamanın gelişmiş UV direnci: 60 derecede alternatif ultraviyole ışınlama (313 nm) ve 50 derecede yoğuşmadan sonra temas açısı sadece 161.1 dereceye düştü ve süperhidrofobiklik hala korundu. Tuz spreyi yaşlanma testinden sonra (35 derece,% 5 NaCl çözeltisi, 500 saat), kaplama yüzeyi aşındırılmamış ve kontak açısı, silisin fiziksel bariyer etkisi ve florürün kimyasal etkisizliği sayesinde 152'den fazla stabildir.
Geliştirilmiş mekanik stabilite
Aşınma direncini arttırmak için çift katmanlı bir yapı kullanılır: Alt tabaka bir PDMS/silikon dioksit kompozit tabakasıdır ve yüzey tabakası florür modifiye edilmiş bir tabakadır. 300 zımpara kağıdı aşınmasından (500 g yük), temas açısı hala 159.9 derecedir ve yuvarlanma açısı 7.5 derecedir, bu tek katmanlı bir kaplamadan daha iyidir (aşınma sonrası temas açısı<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.
Tipik uygulama durumları
5g anten kapağı yağmura karşı zayıflama
Simüle edilen yağış testinde (48 saat, yağmur yoğunluğu 10 mm/s), kaplanmış anten örtüsünün yüzeyindeki su damlacıklarının temas açısı 165.1 dereceydi, yuvarlanma açısı<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.
Güç izolatörlerinin kirletme önleme flaşı
Süperhidrofobik kaplama 110 kV kompozit izolatöre uygulanır. Yapay kirlilik (NaCl+diyatomlu toprak, kül yoğunluğu 2.0 mg/cm²) testinde, flashover voltajı, iletim hattı işleminin güvenilirliğini önemli ölçüde artıran sıradan RTV kaplamasına kıyasla% 29.0 (hafif kirlilik) ve% 42.9 (şiddetli kirlilik) arttırılır.
Bu çalışma, malzeme tasarımı ve yapısal optimizasyon yoluyla silikon kauçuk süperhidrofobik kaplamaların hava direncinde bir atılım sağladı.
Gelecekteki araştırmalar şunlara odaklanacak:
VOC emisyonlarını azaltmak için yeşil çözücü sistemlerinin geliştirilmesi;
Uygulama senaryolarını genişletmek için aydınlık ve iletken işlevleri entegre etmek;
Büyük ölçekli endüstriyel üretim elde etmek için püskürtme işleminin optimize edilmesi.
Bu kaplama, dış mekan ekipmanı koruması alanında önemli promosyon değerine sahiptir ve akıllı ızgaralar, 5G iletişim ve deniz mühendisliği için uzun süreli koruma çözümleri sağlayabilir.
