超疏水纳米二氧化硅涂层上课讲义

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纳米疏水二氧化硅

纳米疏水二氧化硅
在制备纳米疏水二氧化硅的过程中，我们采用了一种简单的方法。

以下是详细的步骤：
材料准备：
1. 氯化钠（NaCl）
2. 溴化铵（NH4Br）
4. 硅酸钠（Na2SiO3）
步骤：
1. 将适量的氯化钠和溴化铵溶解于去离子水中，制备NaCl和NH4Br溶液。

2. 将NaCl溶液滴加到Na2SiO3溶液中，同时加入一定量的氢氧化钠。

3. 进行搅拌，并保持适当的温度，使混合物反应进行。

4. 反应一段时间后，停止搅拌，让产生的沉淀沉淀下来。

5. 将上清液倒掉，并用去离子水洗涤沉淀几次，以去除杂质。

6. 将洗涤后的沉淀经过干燥处理，得到纳米疏水二氧化硅。

通过以上步骤制备的纳米疏水二氧化硅具有疏水性，表面能力减小，水接触角增加，使其在水性液体中呈现很好的疏水性。

该纳米疏水二氧化硅可以应用于各种领域，如水净化、防污涂层等。

纳米二氧化硅PPT资料(正式版)

速率，并且效果比硅灰更显著。纳效米地二靶氧向化细硅胞较、为提合高适细的胞热对解药工物艺的为摄热取解，温还度可以57活5℃体，成保像留，时从间而2实h现，诊并断经、高治能疗球一磨体机化球。磨，时间为10min。
开通发过研两制种生互物不降相解溶的介溶孔剂二在氧表化面硅活药性物剂输的送作体用系下是形今成后乳发液展，的在一微个泡重中要经方成向核。、聚结、团聚、热处理后得到纳米粒子。溶通胶过在两溶种液互中不形相成溶稳的定溶的剂透在明表体面系活，性经剂陈的化作胶用粒下间形缓成慢乳聚液合，，在形微成泡三中维经空成间核网、络聚结构、的团凝聚胶、，热当处网理络后间得充到满纳了米失粒去子流。动性的溶剂，便
将磁性纳米颗粒（Fe3O4 ）与介孔 SiO2 纳米粒子复合可以作为核磁共振成像 (MRI) 的造影剂。
实验：静脉注射荷兰小鼠
靶向修饰的多功能介孔二氧化硅纳米输送体系
而纳米药物输送体系本身具有独特的尺寸效应，还可以对其功能化修饰，从而实现对病灶部位的靶向聚集。
以PEG为模板，修饰叶酸，MSN-FOL。羧基修饰，构建了叶酸调控的靶向药物输送体系，
纳米SiO2 制备方法
物理法一般是指机械粉碎法，利用超级气流粉碎机或高能球磨机等将Si02的聚集体粉碎，产品粒度一般能达到1～5µm 。
化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细Si02 颗粒，其主要包括沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法。
沉淀法
是将不同化学成分的物质首先在溶液状态下进行混合，在混合溶液中加入适当的用来沉淀制备纳米颗粒的前驱体沉淀剂，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而得到相应的纳米颗粒。
介灰孔混S凝iO土2和纳矿米渣颗混粒凝可土用的作休药眠物期载，体使第二峰，第三峰都提前达到，加速了放热速率，并且效果比硅灰更显著。

超疏水材料研究进展PPT

Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结构的超疏水表面，在聚二甲基硅氧烷表面进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板，再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构类似的凸模板，在扫描电镜下看到了具有粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性能。
Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.
J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9049–9056
三、光催化超疏水材料研究进展
一、研究背景
Wenzel 模型
cosɵW =rcosɵe
式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面积的比值，λ≥1
ห้องสมุดไป่ตู้
Cassie模型
cosɵc =f1cosɵ1 + f2cosɵ2
将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别为复合表面中固相与气相的表面积分数，%； θ1和θ2分别为它们的接触角
一、研究背景
Young方程——理想、平滑的固体表面
cosɵ =(γ -γ )/ γ
sg ls lg 式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界面张力，N/m
Θ < 90°，表现出亲水的性质， Θ > 90°，表现出疏水的性质
Young Equation
Young方程解释了接触角和表面能的关系
通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗
反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自清洁效果。

纳米多层涂层演讲PPT

3.1、纳米晶涂层的结构特征
目前纳米晶涂层基本都采用溅射离子镀方法制备。铸态镍基高温合金主要由γ （Ni固溶体)、 γ/[Ni3 （Al,Ti)]和碳化物相组成,晶粒尺寸在毫米数量级。用溅射法制备的纳米晶涂层的成分与铸态合金基本相同,但显微组织却有很大的差别:(1)溅射层的晶粒直径20~100nm,属于纳米晶范畴;(2)溅射纳米晶层中只有γ相,为匀相组织,是一种含铝过饱和的固溶体;(3)溅射法沉积的组织为垂直于表面的柱状结构,为氧化时铝的快速扩散提供了通道。
2.3、第二代涂层—多元铝化物涂层
• Pt-Al涂层有向内生长的两相涂层PtAl2+（Ni，Pt）Al和向外生长的单相涂层（Ni，Pt）Al两种。两相涂层目前在西方航空工业上大量使用，作为高于涡轮叶片和导向叶片的标准扩散涂层，它的高温抗氧化能力比其他铝化物涂层提高2~5倍，主要原因是PtAl2相伸入到氧化膜中增加Al2O3 膜的附着力。近年来发现两相涂层也有一些缺点：两相涂层都是亚稳的；对热抗机械疲劳裂纹敏感；在循环氧化时涂层起皱；硬而脆易剥落。用向外生长的单相涂层（CVD 法）可以克服这些缺点。 • 钴基高温合金常采用Co-Al涂层。涂层原始结构一般分为两层，外层为固溶了大量Ni的β-CoAl相，是涂层的主体，约20um；内层是扩散层，为富Cr、W等的M23C6相连续薄层。
1.3、应用：在航空发动机中，高温合金主要用于四大热端部件：导向器、涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室；除航空发动机外，高温合金还是火箭发动机及燃气轮不见的不可替代的材料。
二、高温合金的防护
高温合金零件不仅承受的温度高，氧化、腐蚀气氛严峻和表面抗氧化元素不断贫乏的考验，而且还要经受冷热疲劳、冲刷、磨蚀等多种因素作用。因此，只靠正常高温合金中抗氧化元素通过选择性氧化形成的防护性氧化膜，不足以抵抗工作环境的高温氧化和高温热腐蚀。工业生产的高温合金几乎都不能满足长期使用对抗氧化和抗热腐蚀的实际要求。目前，先进航空发动机和燃气轮机的涡轮叶片和导向叶片几乎都采用防护涂层。而且随着发动机性能的提高，进口温度愈来愈高，对防护涂层的防护性能要求越来越高。不仅要求涂层具有优异的抗高温腐蚀性能，而且还希望具有隔热效果。

超疏水纳米二氧化硅涂层PPT课件

疏水纳米二氧化硅
.
低表面能材料制备和粗糙表面建立
以羟基硅油（H-PDMS）与正硅酸乙酯（TEOS）固化后得到的聚硅氧烷为低表面能材料，利用疏水纳米SiO2粒子构造粗糙度，采用喷涂工艺，在玻璃表面制备聚硅氧烷/二氧化硅杂化超疏水涂层。（二月桂酸二丁基锡:DBTDL）
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表面微观结构
不同 SiO2 与 TEOS-PDMS 质量比下杂化涂层的 SEM 照片和接触角。（a）0；（b）0.1；（c）0.2；（d）0.3；（e）0.3；（f）0.6
1
特种涂层应用
2
工业添加剂应用
3
防火材料应用
4
胶结剂应用
5
建Байду номын сангаас防腐蚀应用
.
1
超疏水（疏水）涂层应用
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荷叶自洁效应
荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰地看到些结构上长满绒毛。因此在凹陷部份中充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。空气层使得在尺寸上远大于这种超微结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，只能与叶面上凸起结构的凸顶形成点接触。同时液体在自身的表面张力作用下收缩形成球状。在重力作用下，液球会发生滚动并沿途吸附灰尘直至滚出叶面
纳米二氧化硅
常用尺寸范围15~100nm，具有许多独特的性质，如具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能等。用途非常广泛。纳米级二氧化硅为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染，微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构，分子式和结构式为SiO2，不溶于水。
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目录
CONTENTS
这就是荷叶自洁效应。

疏水纳米二氧化硅石材防护涂料制备及表征

ＴＧ—ＤＡ等分析方法表征疏水纳米二氧化硅，定表明该粒子直径大小集中在３５ｍ，ＰＭＳ的添加提高了疏水Ｔ测０～０ｎＧＴ纳米复合物的稳定性。水被疏水二氧化硅涂料处理后，接触角从处理前的２。升到９。水０上３。耐酸性评价显示疏水纳
ｐｅａｓｒｏｅｒｅｈ０ｙｒｈｓｉａｅｗｉｈａｄｗｉｕｒｓｌｉｇｎｔ３一ｇｙｉｏｙｒｐｈｉｔｘｓ— ｒｃｕｏｆｔｔａｔｘ０ｔｏ订ｃｔｔｎｔｔａｃｏｓｉｎｇａｅ，ｈｏｎｋｌｃｄｘｐｏｙｒｍｅｈｏｙｉ
Ａｂｓｒｔ：ｄｏｈｂｃｓｌａａｏａｔｃｅａｅｅｎｐｅａｅｂｉｇｅａｅｙｔｉｔｉｎｎｐｒｉｌｓｈｖｂｅｒｐｒｄｙｕｓｎｈｘｄｃｌｒｍｅｈｘｓｌｅａｃａ
ｌｅ（ＰＭ）ａｄａｍｏｉｍｈｄｏｉｅｓａｌｔｕｒｓｎｃｔｎａｉｂｏ —ｇｌｒｃｓ．Ｔｅｈｍ — ａｎＧＴＳｎｍｎｕｙｒｘｔｙ，ｈａｏｉｉｓｄｙｓｌｅｐｏｅｓｈｅｉｄａｃａｓａｏａｃ
ＰｒｐｒｔｏｎｅａａｉｎａｄＣｈａａｔｒｚｔｏｆＨｙｒｐｈｂｃｒｃｅｉａｉｎｏｄｏｏｉ
ＮａｏｉｉａＰｒｔｃｉｅＣｏｔｎｏｉｔｒｃＳｏｅｎｓｌｏｅｔｖａｉｇｆｒＨｓｏｉｔｎｃ

从自然到仿生的疏水超疏水界面材料PPT课件

300 41.04 12.7 46.2 1.13
900 43.65 14.6 41.7 0.96
Calculated values*
0.31
0.31
出射角反映深度信 0.34 2.含息氟，链越段小的越趋近表面
表性
0.39
300 43.48 14.2 42.3 0.97 0.33
MArF17％
16.3
第12页/共65页
2.1 ATRP法制备含氟嵌段共聚物
• 溶剂：环己酮 • 引发剂：α-溴代异丁酸乙酯 • 催化剂/配位剂：CuBr/五甲基
二乙基三胺 • 氟单体：丙烯酸全氟烷基乙基
酯
CH2=CHCOOCH2CH2(CF2)CF3
• 共聚单体：BMA/MA第1/3M页/共M65A页等
2.2 含氟嵌段共聚物固体表面性能的研究
40
60
80
100
120
A n n e a lin g tim e (m in )
Annealing temperature is 120℃, the sample is BMA96FAEA10.2
110 100
90 80 70
40
热处理T的影响
60
80
100
120
140
Annealing temperature( 0C )
Annealing time is 30 min, the sample is BMA96FAEA10.2
第15页/共65页
BMA嵌段长度对接触角的影响
FAEA链段长度固定为
BMAxFAEA2.0
水在共聚物表面的接触角
石蜡油在共聚物表面的接触角
第16页/共65页

具有超疏水表面的硅二氧化硅层次结构薄膜最终

实验部分

1.试剂：一氧化硅粉末(325mesh，99 ％)，锡粉(99％)；氩-氢混合气体(体积比为95／5)；P型<100>晶向的单晶硅片(电阻率为0．015)；蒸馏水。 2.仪器M) ；X 射线能谱仪(EDX)；接触角测试仪；X射线衍射光谱仪(XRD)。

图3为硅基薄膜结构表面的XRD谱图，从XRD谱图可以得到构成薄膜的表面中含有立方晶系的单晶Si结构, 谱图中显示的金属锡的峰是来自于薄膜合成过程中作为催化剂和液态基底的金属锡, 谱图中在低角度位置比较弱的衍射宽峰是来自非晶的 SiO2结构。

以上表征和分析结果表明, 所制备的超疏水薄膜表面是由竖直生长的线状结构构成. 每一根线状结构都是以单晶Si 纳米线为核, 以有序站立在Si纳米线核上的辐射状非晶 SiO2纳米线结构为壳Si/SiO2核壳层次结构. 这种Si/SiO2层次结构单元的平均长度为100um, 位于核的硅纳米线平均直径约为160 nm, 位于壳层的辐射状 SiO2纳米结构的平均直径为15 nm, 长度从几十纳米到几微米不等. 这些竖直的线状结构站立在厚度约为40μ m的薄层状支撑体上, 支撑体薄层是薄膜生长过程中在液态锡衬底表面上形成的, 薄层是由Sn、Si以及Si02三种成分组成的混合物。

上图表明热处理后构成薄膜的层次结构单元在形貌上发生了极大的变化. 热处理后, 线状的Si/SiO2层次结构中位于壳层的SiO2纳米线直径由平均15 nm增大到40 nm, 并且由较致密的结构变得稀疏甚至凌乱无规则. 经过热处理, 薄膜结构表面与水的接触角由原来的153°变为94°, 甚至更小, 达到亲水的程度.
具有超疏水表面的硅/二氧化硅层次结构薄膜

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不同 SiO2 与 TEOS-PDMS 质量比下杂化涂层的 SEM 照片和接触角。（a）0；（b）0.1；（c）0.2；（d）0.3；（e）0.3；（f）0.6
接触角大于90度称为疏水性，大于150度称为超疏水性，10μL水滴
表面微观结构
纳米涂层原子力显微镜照片
完成后的涂层
基材
布料
纸巾
木材
关于涂层疏水性的拓展：双疏涂层
1
特种涂层应用
2
工业添加剂应用
3
防火材料应用
4
胶结剂应用
5
建材防腐蚀应用
1
超疏水（疏水）涂层应用
荷叶自洁效应
荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰地看到些结构上长满绒毛。因此在凹陷部份中充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。空气层使得在尺寸上远大于这种超微结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，只能与叶面上凸起结构的凸顶形成点接触。同时液体在自身的表面张力作用下收缩形成球状。在重力作用下，液球会发生滚动并沿途吸附灰尘直至滚出叶面
通过改变涂层配方以及二氧化硅表面的不同改性，涂层的性能得到改变：疏油、疏水疏油甚至可以抵抗一些有机溶剂
实践案例
纳米二氧化硅
常用尺寸范围15~100nm，具有许多独特的性质，如具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能等。用途非常广泛。纳米级二氧化硅为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染，微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构，分子式和结构式为SiO2，不溶于水。
目录
CONTENTS
这就是荷叶自洁效应。
人工仿造荷叶效应
Байду номын сангаас
几何粗糙表面
低表面能材料＆
纳米二氧化硅的表面改性
纳米二氧化硅的粒径小，比表面积大，比表面能高，
并表面带有羟基。
呈亲水性
用巯基硅烷，乙烯基硅烷和氨基硅烷偶联剂对二氧化硅进行了表面处理。分析测试表明，用前两者处理后粒子的疏水性增加。纳米二氧化硅表面羟
基数目大量减少。
疏水纳米二氧化硅
低表面能材料制备和粗糙表面建立
以羟基硅油（H-PDMS）与正硅酸乙酯（TEOS）固化后得到的聚硅氧烷为低表面能材料，利用疏水纳米SiO2粒子构造粗糙度，采用喷涂工艺，在玻璃表面制备聚硅氧烷/二氧化硅杂化超疏水涂层。（二月桂酸二丁基锡:DBTDL）
表面微观结构