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超疏水材料的應(yīng)用行業(yè)有哪些?

發(fā)布時(shí)間:2024-05-21 點(diǎn)擊次數(shù):279

  “超疏水”從字面理解來(lái)看是指對(duì)水具備極端排斥性,科學(xué)解釋來(lái)看,疏水材料表面接觸角θ>90°時(shí)液體對(duì)固體表面呈現(xiàn)出不潤(rùn)濕性的現(xiàn)象,而將材料表面的穩(wěn)定接觸角θ>150°,滾動(dòng)接觸角α<10°時(shí)的這類材料為超疏水材料。超疏水原理固體表面的潤(rùn)濕性主要影響因素是其表面的化學(xué)組成和表面微觀結(jié)構(gòu)。我們一般用接觸角θ來(lái)表現(xiàn)液相和固相的潤(rùn)濕性:θ<90°則稱該材料表現(xiàn)為不疏水,可潤(rùn)濕;θ>90°稱材料表現(xiàn)為可疏水,不潤(rùn)濕;θ=90°為材料可潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕的臨界條件。那么超疏水材料的應(yīng)用行業(yè)有哪些呢?

金屬防腐

  超疏水涂料已廣泛用于如鋁、銅、鐵、鈦、鋅、合金和鋼等各種金屬基材的表面改性上,以增強(qiáng)它們的耐腐蝕性。

防水織物

  紡織品防水也是超疏水在日常生活中的主要應(yīng)用,有超疏水涂層的紡織品可以用于防水服中,避免其免受水滴的潤(rùn)濕。在過(guò)去的基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中,具有特殊潤(rùn)濕性的多功能織物也引起人們的廣泛興趣,人工防水織物除了具有超疏水性,還具有油水分離、自清潔、抗菌、自修復(fù)等綜合性能。

油水分離

  由于工業(yè)含油廢水和石油泄漏等意外事故的增加,分離油水混合物是世界最具挑戰(zhàn)性的研究課題之一,環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)需求對(duì)功能化膜分離油水混合物提出了更高的要求。用于油水分離的傳統(tǒng)方法有浮選、離心和過(guò)濾,然而,這些操作過(guò)程是非常復(fù)雜和耗時(shí)的。隨著表面具有特殊浸潤(rùn)性能的材料以其高分離效率引起廣泛關(guān)注,越來(lái)越多的超疏水/超親油織物、膜等二維材料和海綿等三維網(wǎng)格材料被應(yīng)用于油水分離。

防覆冰

  受生物材料表面疏水性啟發(fā),人造超疏水表面開(kāi)始應(yīng)用于防覆冰,疏水表面在防覆冰領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)異的拒水性能,可延遲濕雪、冰或霜在基材表面的積聚和粘附,可有效緩解結(jié)冰(覆冰)問(wèn)題。

自清潔

  自清潔表面是指表面的污染物或灰塵在重力、雨水、風(fēng)力或太陽(yáng)能等自然外力的作用下能夠自動(dòng)脫落或被降解的一種功能性表面。在過(guò)去的十幾年中,己經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種各樣的自清潔涂料,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)中具有很大的應(yīng)用前景,特別是戶外玻璃和外墻。超疏水表面的自清潔,類似于荷葉的自清潔現(xiàn)象,它們可以在液滴滾走時(shí)帶走基材表面的灰塵、顆粒等物質(zhì),例如鯊魚(yú)皮和領(lǐng)航鯨皮,二氧化鈦涂層的自潔玻璃已被我國(guó)國(guó)家歌劇院使用。

其他應(yīng)用

  超疏水表面還有一些重要應(yīng)用,例如用于防霧,鏡子、玻璃和其他基材表面都易結(jié)霧,給日常生活和工業(yè)應(yīng)用造成各種困難,還可用于抗污和防垢,在海洋船體涂料上有重要應(yīng)用,在醫(yī)療領(lǐng)域可用于藥物釋放、自清潔和牙科治療。


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