چکیده: با هدف تقاضای مقاومت در برابر آب و هوا طولانی مدت پوشش های فوق هیدروفوبیک برای تجهیزات در فضای باز ، این مطالعه یک سیستم پوشش فوق العاده هیدروفوبیک را بر اساس ماتریس لاستیکی سیلیکون ایجاد کرده است. از طریق ترکیبی از روش Sol-Gel و روش پخش پودر ، یک ساختار خشن در مقیاس میکرو نانویی دوگانه ساخته شد و مکانیسم آماده سازی ، تنظیم مورفولوژی سطح و مقاومت آب و هوا از پوشش به طور سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات نشان می دهد که این پوشش هنوز هم در محیط های شدید (دمای پایین ، اسپری نمک ، ماوراء بنفش ، سایش مکانیکی) ، ارائه راه حل های محافظت از کارایی بالا برای ارتباطات 5G ، عایق برق و تجهیزات دریایی ، فوق العاده هیدروفوبیت (زاویه تماس> 150 درجه) را حفظ می کند.
فرآیند و مکانیسم آماده سازی پوشش
روش ژل برای ساخت سیستم انرژی سطح پایین
با استفاده از پلیسیلوکسان فلوئورین هیدروکسیل فلوئور شده ترمینال به عنوان مواد تشکیل دهنده فیلم و 1H ، 1H ، 2H ، 2H-PERFLUOROOCTYL TRIETHOXYSILANE به عنوان اصلاح کننده ، یک ساختار شبکه سه بعدی از طریق واکنش تراکم هیدرولیز تشکیل می شود. سیلیس رسوب شده (اندازه ذرات 20-40 نانومتر) و حلال فلوئوروکربن را اضافه کرده و از ماده اتصال اتصال سیلان (KH-570) برای دستیابی به پیوند رابط معدنی-آلی استفاده کنید. در حین تبدیل SOL به ژل ، فلوراید به روشی جهت دار به سطح مهاجرت می کند تا یک لایه انرژی سطح پایین تشکیل شود (انرژی سطح<10 mN/m), and at the same time, silica nanoparticles self-assemble into a porous structure with a contact angle of 153.2°±0.2°.
روش پودرینگ برای ساخت ساختار خشن میکرو نانو
با استفاده از لاستیک سیلیکون درجه حرارت بالا (HTV) به عنوان ماتریس ، پودر سیلیس (اندازه ذرات 5-15 میکرومتر) در 180 درجه پاشیده می شود و درمان می شود. اثر جداسازی فاز در طی فرآیند پخت PDM ها باعث می شود ذرات سیلیس در ماتریس جاسازی شوند و یک ساختار کامپوزیت میکرو نانو شبیه به برگ نیلوفر آبی تشکیل دهند (ابعاد فراکتال 2.3-2.7). زبری سطح (RA) به 35.695 میکرومولار می رسد ، زاویه تماس به 157.7 درجه افزایش می یابد و زاویه نورد کمتر از 5 درجه است و به یک عملکرد خود تمیز کردن می رسد.
استراتژی بهینه سازی عملکرد هوازدگی
سازگاری با محیط زیست پیشرفته
بهبود مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش پوشش با اصلاح فلوراید: پس از 30 چرخه تابش فراوان ماوراء بنفش (313 نانومتر) در 60 درجه و تراکم در 50 درجه ، زاویه تماس فقط به 161.1 درجه کاهش یافت و فوق هیدروفوبیسم همچنان حفظ شد. پس از تست پیری اسپری نمکی (35 درجه ، 5 ٪ محلول NaCl ، 500 ساعت) ، سطح پوشش خراب نشده و زاویه تماس با بیش از 152 درجه پایدار بود ، به لطف اثر سد فیزیکی سیلیس و بی تحرک شیمیایی فلوراید.
پایداری مکانیکی بهبود یافته
یک ساختار دو لایه برای تقویت مقاومت در برابر سایش استفاده می شود: لایه پایین یک لایه کامپوزیت دی اکسید PDMS/سیلیکون است و لایه سطح یک لایه اصلاح شده فلوراید است. پس از 300 ساییدگی ماسه سنگ (بار 500 گرم) ، زاویه تماس هنوز 159.9 درجه و زاویه نورد 7.5 درجه است که بهتر از یک پوشش یک لایه است (زاویه تماس پس از سایش<150°). In addition, the coating showed no cracking after thermal shock cycles (100 times) from -18°C to 150°C, and had excellent thermal expansion coefficient matching.
موارد کاربردی معمولی
5G آنتن را میرایی ضد باران پوشش می دهد
در آزمایش بارندگی شبیه سازی شده (48 ساعت ، شدت باران 10 میلی متر در ساعت) ، زاویه تماس قطرات آب روی سطح پوشش آنتن روکش شده 165.1 درجه بود ، زاویه نورد<3°, and the signal loss (-0.05~-0.28 dB) was reduced by more than 90% compared with the uncoated antenna cover (-3.71~-5.17 dB), effectively solving the rain attenuation problem of 5G base stations.
فلش ضد آلودگی عایق های قدرت
روکش فوق آب در 110 عایق کامپوزیت 110 کیلو ولت اعمال می شود. در آزمون آلودگی مصنوعی (NaCl+Diatomaceace Earth ، چگالی خاکستر 2.0 میلی گرم در سانتی متر مربع) ، ولتاژ فلاشور با 29.0 ٪ (آلودگی خفیف) و 42.9 ٪ (آلودگی شدید) در مقایسه با پوشش RTV معمولی افزایش می یابد ، که به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان عملکرد خط انتقال را بهبود می بخشد.
این مطالعه از طریق طراحی مواد و بهینه سازی ساختاری ، در مقاومت آب و هوا از پوشش های فوق آبگریز لاستیکی سیلیکون به دست آورد.
تحقیقات آینده بر این مورد متمرکز خواهد شد:
توسعه سیستم های حلال سبز برای کاهش انتشار VOC.
ادغام توابع درخشان و رسانا برای گسترش سناریوهای برنامه.
بهینه سازی فرایند پاشش برای دستیابی به تولید صنعتی در مقیاس بزرگ.
این پوشش دارای ارزش ارتقاء مهمی در زمینه حفاظت از تجهیزات در فضای باز است و می تواند راه حل های محافظت طولانی مدت را برای شبکه های هوشمند ، ارتباطات 5G و مهندسی دریایی ارائه دهد.
