基于磁控溅射–氟化改性的新型ZnO/SiO2复合超疏水涂层防冰性能研究

作者：舒忠虎; 鲍江涌^*; 陈标; 何建军; 揭军; 蒲珉

来源：表面技术, 2022, 51(08): 452-459.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.08.042

• 风力机叶片
• 超疏水涂层
• 防覆冰
• 磁控溅射
• ZnO/SiO2

目的 通过磁控溅射及表面氟化修饰不同纳米尺度的氧化锌(ZnO)和二氧化硅(SiO2)粒子，获得一种新型的ZnO/SiO2复合超疏水涂层。方法 研究不同氟化修饰剂对新型Zn O/SiO2复合超疏水涂层防冰性能的影响。采用光学接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对涂层的水接触角(CA)、滚动角(SA)、微观膜层形貌以及氟化前后化学键的改变进行分析。采用自制结冰装置及数显拉力计对涂层在高湿低温环境中的结冰时间和冰层在涂层表面的黏附强度进行测试。结果 磁控溅射ZnO和Si O2纳米粒子复合制膜得到的粒子排列状态规则，并且两种不同尺寸粒子的掺混使得涂层表面呈多簇状微纳米二级结构，能够很好地降低液滴与表面的附着力；分别选用十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(G502)、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)4种氟化修饰剂对涂层表面进行整体修饰，其中，FAS-17修饰后的涂层表面防冰效果最好，其液–气复合接触面积比例达到了94.38%，接触角和滚动角达到最佳，分别为164.7°和3°，且冰在表面的黏附强度降低至3.8 kPa；在湿度为60%，温度分别为–2、–10及–20℃的条件下，涂层延缓结冰时间分别为244 6、160 4、137 s。结论 采用不同纳米尺度的ZnO和SiO2纳米粒子，经过磁控溅射和整体表面改性可以得到簇状结构的新型复合超疏水涂层。通过FAS-17乙醇溶液进行表面氟化修饰，更加显著地提高了涂层的超疏水性能。

• 单位
  长沙理工大学