來源：中國合成樹脂網(wǎng) 2022-05-23 10:27:46
發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究證明了在聚碳酸酯基材上有效制造抗指紋室溫涂層。來自新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們對這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。
研究背景光學(xué)材料，如屏幕、鏡片和防護(hù)罩，需要表面清潔和高光學(xué)透射率才能正常運(yùn)作。這些關(guān)鍵的特性，以及在許多情況下，產(chǎn)品的美感會受到表面污染的負(fù)面影響，如在使用或處理過程中的指紋、灰塵顆粒和皮膚油的殘留物。
因此，設(shè)計(jì)能夠抵御表面污染的涂層是一項(xiàng)關(guān)鍵但極具挑戰(zhàn)性的工作。超疏水性材料的發(fā)展為設(shè)計(jì)能抵御這些問題的表面提供了巨大的好處。
這些材料具有卓越的抗水汽性能，幫助它們對抗可能存在于光學(xué)設(shè)備表面并限制其功能的油和水。
這些材料增強(qiáng)了表面的抗指紋和自清潔應(yīng)用。近幾十年來，人們開發(fā)了許多策略來制造超疏水結(jié)構(gòu)，有許多天然的類似物存在，如荷葉和翅膀。
由于油擁有比水更低的表面張力，開發(fā)超疏水性材料是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。到目前為止，要實(shí)現(xiàn)具有驅(qū)油能力的表面是很困難的。
近年來，研究人員已經(jīng)開發(fā)了一些關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，包括表面粗糙度和低表面能。然而，制造同時滿足驅(qū)油和透明要求的材料和涂層是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樗鼈兛赡軙l(fā)生沖突。在超疏水涂層中保持高透光率的困難阻礙了其商業(yè)發(fā)展。
近年來已經(jīng)開發(fā)了制造方法，使用化學(xué)蝕刻來增加基材的表面粗糙度，并沉積低表面能量的有機(jī)涂層。其他探索的方法包括噴霧涂層和浸漬涂層，以提供一個簡化的單步制造過程。
聚合物鏡片和光學(xué)設(shè)備由于其抗沖擊性、輕質(zhì)性和塑形潛力，近年來受到關(guān)注， 也逐漸使其有必要具有抗指紋和自清潔能力。然而，由于聚合物的惰性化學(xué)特性和低熔點(diǎn)，用透明的兩棲材料涂覆這些基材的研究是有限的，而且目前的一些制造方法也不適合這一目的。
該研究發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》上，展示了一種簡單有效的制造方法，用于在聚碳酸酯基材上涂覆疏水性涂層，以改善其疏油性和超疏水性，同時保持高透明度和光學(xué)性能。作為一種室溫方法，使用該工藝可以對聚合物材料進(jìn)行改性。
該涂層是由納米多孔二氧化硅顆粒的薄膜組成。這層薄膜使用脈沖激光沉積技術(shù)牢固地粘在聚碳酸酯基材上，這是一種物理氣相沉積技術(shù)，使用高功率的脈沖激光束在真空室內(nèi)聚焦生產(chǎn)而成。
利用這種簡單而有效的制造工藝，作者制造了一種具有卓越的抗指紋和抗反射性能的涂層。利用一種氟碳化合物使表面具有出色的自清潔能力。
該涂層顯示出良好的機(jī)械性能，非常穩(wěn)定，并表現(xiàn)出對聚碳酸酯基材的強(qiáng)大附著力。這要?dú)w功于沉積前的等離子處理過程。
美國軍事標(biāo)準(zhǔn)被用來評估所制備的涂層的耐磨性和附著力。在涂層上貼上膠帶，由于涂層的超疏水性質(zhì)，它對樣品表面的附著力非常弱或沒有附著力。此外，還進(jìn)行了橫紋測試，以評估涂層質(zhì)量和基材附著力。測試中沒有觀察到崩裂或分層，顯示出卓越的涂層附著力和質(zhì)量。
用粗棉布墊在樣品表面摩擦，以進(jìn)一步評估涂層的耐久性。這引起了表面形態(tài)的變化，表面粗糙度和表面潤濕性受到影響。平均透光率略有下降，但仍高于原始的聚碳酸酯。這也導(dǎo)致了接觸角度下降，但涂層的抗指紋特性在很大程度上得到了保留。
總結(jié)
這項(xiàng)研究證明了脈沖激光沉積法適合在聚碳酸酯基材上沉積超疏水涂層，以增強(qiáng)材料對表面污染的抵抗力，并為光學(xué)設(shè)備賦予自清潔特性。
這個研究領(lǐng)域是一個相對較新的領(lǐng)域，這項(xiàng)研究為未來的研究人員提供了一個指導(dǎo)，即表面結(jié)構(gòu)如何增強(qiáng)聚碳酸酯光學(xué)鏡片和設(shè)備的抗指紋性能。此外，它證明了所制備的涂層保持了高水平的光學(xué)透射率和透明度，這對商業(yè)應(yīng)用是至關(guān)重要的。
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