登錄后才能回答問題哦~ 點擊登錄
采用納米涂層或氟硅烷偶聯(lián)劑改性處理，可使玻璃表面接觸角＞110°（水）/80°（油），達到超雙疏效果（ASTM D7334標準）。
476
回答
2
提問
15
贊同
不懂
不清楚
2175
回答
154
提問
2
贊同
不了解
不清楚呢
不懂這個
不清楚
提高玻璃表面的防水防油性，核心是通過改變表面微觀結(jié)構或化學性質(zhì)，降低液體對玻璃的附著力，形成類似“荷葉效應”的疏水疏油效果。以下是具體方法及原理：
一、表面涂層技術（主流方案）
1. 硅烷類疏水涂層
? 原理：硅烷分子（如甲基***氧基硅烷）與玻璃表面的羥基（-OH）反應，形成一層緊密排列的硅氧烷膜，膜表面的甲基（-CH?）為疏水性基團，使接觸角（水滴與表面的夾角）提升至110°以上。
? 應用：浴室玻璃、汽車擋風玻璃的防水鍍膜，雨水會形成水珠滑落，減少水漬殘留。
2. 氟化物涂層（疏水疏油雙功能）
? 成分：含氟聚合物（如聚四氟乙烯PTFE、全氟辛基三乙氧基硅烷），氟原子電負性強，分子間作用力弱，表面能極低（<20 mN/m）。
? 效果：水滴接觸角可達120°-150°，油滴（如食用油）接觸角>100°，油污難以附著，可用水直接沖洗去除。
? 場景：廚房臺面玻璃、手機屏幕的防指紋涂層。
3. 納米復合涂層
? 結(jié)構：在硅烷/氟化物涂層中添加納米顆粒（如二氧化鈦TiO?、二氧化硅SiO?），形成微米-納米級粗糙結(jié)構，結(jié)合低表面能材料，增強“荷葉效應”。
? 優(yōu)勢：粗糙度提升接觸角（可達160°以上），同時納米顆?？稍鰪娡繉幽湍バ裕ㄈ缃ㄖ粔ΣＡУ淖郧鍧嵧繉樱?。
二、表面改性技術（無涂層物理處理）
1. 等離子體處理
? 原理：通過等離子體（如氬氣、氧氣）轟擊玻璃表面，刻蝕出納米級溝槽或凸臺，同時引入疏水基團（如甲基），無需額外涂層即可提升疏水性。
? 特點：處理層極薄（納米級），不影響玻璃透明度，適用于光學鏡片、太陽能電池板。
2. 激光刻蝕
? 工藝：用飛秒激光在玻璃表面加工周期性微結(jié)構（如柱狀陣列、蜂窩狀凹坑），空氣被困在結(jié)構中形成“氣墊”，液體無法滲入，接觸角可達150°以上。
? 局限：成本較高，主要用于實驗室研究或高端光學器
不知道
不清楚
貼一層塑料膜
不清楚
提高玻璃表面的防水防油性（即增強疏水性和疏油性），核心是通過改變表面微觀結(jié)構或化學性質(zhì)，降低液體與玻璃的接觸面積和表面能。以下從原理、技術方法、應用場景及注意事項等方面展開說明：
表面能越低，疏液性越強：玻璃（主要成分 SiO?）表面存在羥基（-OH），極性強，表面能高（約 300-500 mJ/m2），易被水（表面能 72 mJ/m2）和油（表面能 20-30 mJ/m2）潤濕。
接觸角（θ）是關鍵指標：
親水表面：θ <90°，液體易鋪展；
疏水表面：θ > 90°，θ > 150° 時稱為超疏水（水滴呈球形，可滾動帶走污漬）；
疏油表面：需 θ > 110°（因油的表面能***，難度高于疏水）。
| 涂層類型 | 材料與工藝 | 性能特點 | 典型應用 |
|---|---|---|---|
| 硅烷類涂層 | - 甲基***氧基硅烷（MTMS）、氟硅烷等通過水解縮合反應，在玻璃表面形成 Si-O-Si 網(wǎng)絡，末端接甲基（-CH?）或氟基（-CF?）。 - 工藝：浸涂、噴涂，常溫或低溫固化（<150℃）。 | - 疏水接觸角可達 110°-130°，疏油接觸角約 80°（需配合粗糙結(jié)構）。 - 成本低，但耐磨性較差，易被化學試劑破壞。 | 建筑玻璃（防霧）、汽車后視鏡 |
| 含氟聚合物涂層 | - 聚四氟乙烯（PTFE）、全氟辛基三乙氧基硅烷（FOTS）等，氟原子電負性強，形成低表面能保護層（表面能 <10 mJ/m2）。 - 工藝：磁控濺射、旋涂，需高溫固化（200-300℃）。 | - 超疏水（θ > 150°）且疏油（θ > 120°），耐候性好，但氟化物可能對環(huán)境有害（如 PFAS 限制）。 | 高端光學鏡頭、太陽能電池板 |
| 溶膠 - 凝膠涂層 | - 以正硅酸乙酯（TEOS）為前驅(qū)體，通過溶膠 - 凝膠法形成多孔 SiO?網(wǎng)絡，再用有機硅烷修飾表面。 - 工藝：溶液制備后噴涂，高溫燒結(jié)（300-500℃）形成納米多孔結(jié)構。 | - 孔隙結(jié)構增加粗糙度，接觸角可達 140°-160°，兼具疏水和自清潔（雨水滾動帶走灰塵）。 | 建筑幕墻玻璃、光伏玻璃 |
| 納米復合涂層 | - 摻雜納米顆粒（如 TiO?、SiO?納米球）與聚合物（如聚氨酯）混合，形成 “粗糙結(jié)構 + 低表面能” 復合層。 - 工藝：噴涂或刮涂，常溫固化。 | - 機械強度高（耐磨），接觸角 120°-140°，部分涂層可光催化分解油污（如 TiO?在紫外線下）。 | 廚房玻璃、衛(wèi)浴鏡面 |
原理：用飛秒激光或等離子體（如 Ar、O?）在玻璃表面刻蝕出微米級溝槽、納米級孔洞或柱狀結(jié)構，形成 “荷葉效應”（粗糙表面截留空氣，減少液體接觸面積）。
效果：純物理結(jié)構可使疏水接觸角達 120°，若結(jié)合低表面能涂層（如硅烷），接觸角可超 150°，且耐磨性優(yōu)于單純涂層。
應用：手機屏幕（防指紋）、實驗室微流控芯片（防液體粘連）。
工藝：以聚苯乙烯（PS）微球為模板，通過沉積 SiO?或金屬氧化物，去除模板后形成有序多孔層。
特點：孔隙率可控，孔徑在 50-500nm 之間，配合氟硅烷修飾后，疏油接觸角可達 110° 以上，適用于精密光學元件。
光催化 + 超疏水復合：在 TiO?光催化涂層（紫外線下分解有機物）表面構建超疏水結(jié)構，油污分解后可被雨水沖走，適用于外墻玻璃（如東京晴空塔的自清潔玻璃）。
響應型智能涂層：溫敏或 pH 敏性聚合物涂層，在特定條件下（如溫度升高）改變表面粗糙度，動態(tài)調(diào)節(jié)防水防油性，用于可穿戴設備的防護玻璃。
| 場景 | 核心需求 | 推薦技術 | 典型案例 |
|---|---|---|---|
| 建筑玻璃 | 防霧、自清潔、耐候性 | 溶膠 - 凝膠 + 硅烷涂層、TiO?光催化涂層 | 迪拜哈利法塔外墻玻璃（減少清潔成本） |
| 汽車玻璃 | 防雨水干擾視線、耐刮擦 | 納米復合涂層（含 Al?O?增強硬度）+ 氟硅烷 | 奔馳前擋風玻璃（雨水自動滾落） |
| 電子設備屏幕 | 防指紋、抗刮擦、光學透明性 | 激光刻蝕微結(jié)構 + 含氟聚合物涂層 | 蘋果 iPhone 屏幕（疏油防指紋） |
| 醫(yī)療器材 | 防液體粘連、易消毒 | 等離子體刻蝕 + 硅烷涂層（生物相容性好） | 手術顯微鏡鏡頭、化驗載玻片 |
| 石油化工設備 | 防油污沉積、耐腐蝕 | 含氟聚合物涂層（如 PVDF）+ 粗糙結(jié)構 | 反應釜觀察窗、管道內(nèi)壁防護 |
采用 “硬涂層 + 功能層” 復合結(jié)構（如先鍍一層 SiO?硬質(zhì)層，再涂氟硅烷）；
開發(fā)自修復涂層（如含微膠囊的涂層，破損時釋放修復劑）。
解決方案：
解決方案：控制納米結(jié)構尺寸（<100nm），或采用梯度折射率設計（如漸變多孔層），使透光率保持> 95%（如相機鏡頭保護玻璃）。
替代方案：開發(fā)無氟疏水技術（如全硅基涂層、仿生纖維素納米纖維涂層），或采用水性環(huán)保型硅烷試劑（如甲基硅酸鉀水溶液）。
接觸角測量：使用接觸角測量儀，分別測試水和油（如十六烷）的靜態(tài)接觸角及滾動角（θ <10° 時液體可輕易滾落）。
耐久性測試：
摩擦測試：用棉布或鋼絲絨往復摩擦 1000 次后，接觸角衰減應 <10%；
耐候性測試：紫外照射（如 QUV 老化箱）200 小時，或酸堿（pH=3~11）浸泡 24 小時，性能穩(wěn)定。
自清潔測試：在玻璃表面涂覆碳粉，噴水后觀察污漬去除率（超疏水表面應 > 90%）。
仿生智能表面：模仿蟬翼、蝴蝶翅膀的多級納米結(jié)構，結(jié)合響應型材料（如形狀記憶聚合物），實現(xiàn)動態(tài)防水防油。
一體化制備技術：如磁控濺射同時沉積硬質(zhì)層和功能層，或 3D 打印直接構建微納結(jié)構，降低工藝復雜度。
無氟化與綠色工藝：開發(fā)基于生物基材料（如纖維素、殼聚糖）的疏水涂層，符合環(huán)保法規(guī)（如歐盟 REACH 對 PFAS 的限制）。
提高玻璃表面的防水防油性需結(jié)合化學改性（降低表面能）和物理結(jié)構設計（增加粗糙度），根據(jù)應用場景選擇合適的技術方案。從建筑玻璃到精密電子元件，通過涂層、刻蝕或復合技術的優(yōu)化，可在光學透明性、耐久性和環(huán)保性之間取得平衡，為各行業(yè)提供高效的表面防護解決方案。
518
回答
2
提問
0
贊同
