高强度透明超全疏水性聚合物薄膜的大面积制备

超双疏表层与水、油的表面张力超过和低滚动角，与超疏水表层对比，超双疏表层有更普遍的运用，包含自清理、耐污、有机化学屏蔽掉、防堵漏、防结冻、耐腐蚀、然料运送和减阻等。殊不知，生产制造这类具备超双疏表层是非常用时的，通常涉及到价格昂贵的刻蚀专用工具或繁杂的有机化学全过程。除此之外，外表粗糙度与清晰度的纠纷也明确提出了另一个试炼:一方面，超双疏表层必须非常的外表粗糙度来得到高表面张力(CA)和低表面张力落后(CAH)。另一方面，外表粗糙度务必充足小，以维持高透过率的光。尽管大家曾用简洁明了的预浸或喷漆方式取得成功地制取出全透明的超双疏表层，但取得的表层外貌具备重入几何图形样子，且不规律不可控性。

因此上海复旦大学管理科学系WuLiMin专家教授精英团队明确提出了一种简便易行的对策（图1）。简易的说，单面二氧化硅列阵是利用将烘干的二氧化硅球粉末状在PDMS镀层基材上与另一PDMS基材开展单边磨擦而得到的。将二氧化硅球拼装成单面，随后在220℃以上热处理工艺72小时后，将环氧树脂基光致抗蚀剂SU-8渗入硅模版中，在紫外线直射1分鐘后干固涂膜，除去硅模版，用1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷(PFOTS)对塑料薄膜开展化学气相沉积改性材料，获得了具备出色拒液特性的单面井然有序重入构造。可是結果发生二种不一样的构造，一种是当应用5硅球模版使，获得具备折回几何图形构造的六边形三臂柱；此外一种是当应用10、15和20二氧化硅纳米粒子模版时，得到了另一种独特的井然有序多孔材料，每一个孔周边有6个矩形框的微柱。在其中的缘故可以表述为：当二氧化硅胶体溶液纳米粒子拼装成相对高度结晶体的排布构造时，邻近的三个二氧化硅纳米粒子（图1a中表明为间隙1）和邻近的2个二氧化硅纳米粒子（图1a中表明为间隙2）产生的间隙都存有孔状效用。当二氧化硅纳米粒子不大（比如直徑为5μm）时，间隙2非常容易阻塞，由于热处理工艺造成邻近二氧化硅纳米粒子更密切地触碰。結果，发生了具备可再入几何图形构造的六边形三臂柱。反过来，在同样的热处理工艺标准下，用大容量的二氧化硅纳米粒子做为模版时，空穴2难以彻底阻塞。与此同时，因为空隙比间隙1大，间隙1沒有体现出充分的毛细管效用。結果，间隙1中相对应的SU-8非常容易从模版中冲跑，留有间隙2中的SU-8，随后根据UV固化，产生井然有序的多孔材料，每一个孔周边有六个矩形框微柱。

图1 单边磨擦融合热处理设备制取大规模全透明超疏水塑料薄膜的平面图

充分考虑在实际极端条件中的真实运用，根据涂敷高聚物塑料薄膜的4英尺单晶硅片进一步检测了所制取复合膜的有机化学可靠性。如下图2所显示，即使在1M HCl（图2a）、1M NaOH（图2b）和1M NaCl（图2c）饱和溶液中泡浸96h，解决后的高聚物镀层塑料薄膜仍表明出良好的拒液性（图2d-f）。除开有机化学可靠性外，还科学研究了碳纳米管塑料薄膜的设备可靠性和柔韧度。如下图2g所显示，用100～200沙子刮伤高聚物膜表层开展落砂损坏实验。砂磨后，高聚物表层仍维持超疏水性。除此之外，大家还选用规范打磨砂纸刮痕实验说明了碳纳米管塑料薄膜的设备可靠性，如下图2h所显示。打磨砂纸刮伤后，检测出液在高聚物塑料薄膜表层维持球型（图2i）。

图2 所得的高聚物塑料薄膜的有机化学稳定和机械设备盈余管理

接着创作者也进一步科学研究了所制取高聚物塑料薄膜的紫外光能见光透过率，发觉HF浓度值和离子注入時间对高聚物塑料薄膜清晰度有显著危害。如在2 vol%的盐酸中解决15分鐘时，所得的高聚物塑料薄膜为透明色或不全透明。可是，在5%氢氟酸处理5min后，高聚物塑料薄膜的电子光学清晰度获得了非常大的提升。如下图3a所显示，在PFOTS改性材料以前，高聚物塑料薄膜具备与一般玻璃滚动具备相比的透射系数。即应用PFOTS改性材料后，高聚物塑料薄膜在400-800 nm的光谱线范畴内仍维持80%以上的透射系数，除开如下图3b所显示的突显超亲性外，表明出较好的清晰度。这种塑料薄膜非常容易从玻璃镜片上脱离（图3c和3d），随后迁移到别的衬底上。这种结果显示，所得到高聚物塑料薄膜的特性，很有可能运用在很多关键行业上。

图3 全透明最全疏水性塑料薄膜的制取

总的来说，创作者开发设计了一种简易的单边磨擦加热处理工艺，用以制取全透明的最全亲水性高聚物塑料薄膜或镀层，他们不但具备良好的拒液工作能力，并且具备相对高度透光性和保持良好的耐用性能。

论文参考文献：

[1] Y. Wu, J. Zeng, Y. Si, M. Chen, L. Wu, Large-AreaPreparation of Robust and Transparent Superomniphobic Polymer Films, ACS Nano,12 (2018).

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