不含氟耐磨超疏水涂层的制备与应用开题报告

1. 研究目的与意义

荷叶表面优于其超疏水性和自清洁效果受到广泛的关注，超疏水的特征是由粗糙表面上微米级和纳米级的乳突以及表面蜡状物的共同作用，其被定义为水接触角（wca）大于150，滑动角(sa)低于5。

耐磨性，耐久性差使微纳米结构难以长期保持限制了超疏水表面的大规模实际应用中。

为了延长超疏水性的寿命，一种方法是获得具有低表面能微结构的材料的整体，这种微结构延伸贯穿整个体积。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题：目前整个超疏水涂层研究领域对含氟超疏水涂层的研究已经十分普遍，但是氟对环境的危害，以及氟的生物累积性对人体的危害，拟定研究一种不含氟超疏水耐磨涂层，现阶段不含氟超疏水涂层已经初步研究出来，但是涂层的耐磨性和耐久性仍需继续研究并优化，目前虽然可以初步解决耐磨性，并且涂层在30次磨损周期内仍可以保持接触角大于145。

但是涂层的耐磨性仍不能达到实际应用，所以还需进一步设计并优化，以期大幅度提高其耐磨性。

为了进一步提高涂层的耐磨性，我们设计采用一种或多种高分子树脂将疏水改性纳米二氧化硅通过机械混合的方式，直接固化到基材表面。

3. 国内外研究现状（文献综述）

在自然界中，像荷叶一样，耐用自洁表面依赖于多尺度结构和有机组织的黏着再生特性。

人工合成的仿制品局限于较差的机械和高度去湿超疏水状态所需的超细分级结构的化学稳定性。

超疏水界面功能材料是一种具有特殊浸润性的材料。

4. 研究方案

选定课题：不含氟耐磨超疏水涂层的制备与应用为在保证超疏水的前提下解决涂层耐磨性的问题，目前整个研究领域常用解决方法是采用高分子树脂作为底漆，将纳米粒子固化在其表面，但是该方法工艺比较繁琐，需要精确的控制高分子树脂的固化时间和膜厚。

所以在此基础上我们考虑将高分子树脂与疏水二氧化硅纳米粒子直接机械混合，调节二者的比例，在保证涂层机械性能的情况下，让二氧化硅纳米粒子裸露出来，提供低表面能，形成微纳米结构，以达到超疏水效果。

为了提高涂层耐磨性和耐久性，可以采用一种树脂或者多种树脂混合的方法。

5. 工作计划

第一学期17-19周翻译一篇3000字的英文文献，查找并阅读与自己课题相关的文献，熟悉实验室环境，了解和掌握相关的研究背景和研究现状，提出研究问题，制定研究方法。

第二学期1-3周准备实验所需要的必备实验器材，机械搅拌器等，订购实验所需的药品，开展实验研究尝试，完成开题报告连同英文文献翻译交给指导老师审阅并上传至校网的毕设系统。

第二学期4-9周开展实验研究，查找药品的相关理化性质，目的在于研制不含氟耐磨超疏水涂层，采用多种研究方案，测试各自的疏水性和耐磨性，每天记录好实验数据和现象，定期进行整理，总结和上传。