柔性透光自清潔薄膜的制備及性能研究

【摘要】：自清潔材料在保持表面清潔、防霧、防水、防腐蝕、降低固液之間的阻力等方面有獨特的優(yōu)勢。如果自清潔材料同時具有透光性和柔性,其應(yīng)用范圍會大幅擴(kuò)展。許多制備自清潔材料的方法已經(jīng)被報道,但是制備同時具有自清潔和透光性的材料的方法這兩年才逐漸少量出現(xiàn)。本文提出了兩種制備柔性透光自清潔薄膜的方法：倒模法和反應(yīng)離子刻蝕法。倒模法用光刻法制備有微米圖形的模板,在模板上澆鑄PDMS(聚二甲基硅氧烷)預(yù)聚體并固化,剝離后得到薄膜,其接觸角是151.3°,滾動角小于18°,透光率約為95%。反應(yīng)離子刻蝕法用Ar、O2、CF4的組合氣體對PDMS薄膜進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕,調(diào)節(jié)參數(shù),使刻蝕過程分為以化學(xué)刻蝕為主和以物理刻蝕為主的前后兩個階段,最終在PDMS薄膜表面形成類荷葉的微納二級結(jié)構(gòu),該方法制備的薄膜接觸角是152.0°,滾動角小于1°,透光率在94%左右。兩種方法制備的樣品均有良好的超疏水性能、自清潔性能、透光性,樣品易彎曲,并且在彎曲時仍然保持良好的性能。兩種方法制備的薄膜表面微結(jié)構(gòu)與薄膜是一體的,且無需表面改性,這增加了薄膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。倒模法工藝簡單,適合大規(guī)模生產(chǎn)。反應(yīng)離子刻蝕法制備的樣品表面極度粗糙,因而具有優(yōu)良的自清潔性能。兩種方法制備的薄膜放置在太陽能電池表面做防塵膜,其透光率高,自清潔效果好,具有較大的應(yīng)用價值。 【關(guān)鍵詞】：自清潔 透光 柔性 倒模 反應(yīng)離子刻蝕
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-20
• 1.1 浸潤性模型和自清潔原理7-12
• 1.1.1 Young氏方程8-9
• 1.1.2 Wenzel模型9-10
• 1.1.3 Cassie-Baxter模型10-11
• 1.1.4 自清潔原理11-12
• 1.2 自然界中的超疏水表面12-15
• 1.3 人工制備自清潔表面的方法15-17
• 1.3.1 靜電紡絲法15-16
• 1.3.2 模板壓印法16
• 1.3.3 電化學(xué)沉積法16-17
• 1.4 自清潔與透光性或柔性的結(jié)合17-19
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容和意義19-20
• 第二章 倒模法制備柔性透光自清潔薄膜20-31
• 2.1 柔性透光自清潔薄膜的制備20-24
• 2.1.1 模板的制備21-23
• 2.1.2 樣品的制備23-24
• 2.2 柔性透光自清潔薄膜的性能與分析24-27
• 2.2.1 接觸角與滾動角24-26
• 2.2.2 透光率26-27
• 2.3 在太陽能電池防塵方面的應(yīng)用27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 反應(yīng)離子刻蝕法制備柔性透光自清潔薄膜的過程與機(jī)理31-40
• 3.1 反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備及主要參數(shù)的影響31-34
• 3.2 反應(yīng)離子刻蝕法制備柔性透光自清潔薄膜的步驟34-36
• 3.3 微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過程與機(jī)理36-37
• 3.4 微結(jié)構(gòu)長大的過程與機(jī)理37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 反應(yīng)離子刻蝕法制備的柔性透光自清潔薄膜性能40-49
• 4.1 自清潔性能40-44
• 4.1.1 接觸角與滾動角40-41
• 4.1.2 超疏水自清潔性能來源41-43
• 4.1.3 自清潔過程演示43-44
• 4.2 透光率44-45
• 4.3 在太陽能電池防塵方面的應(yīng)用45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第五章 總結(jié)49-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 在學(xué)期間研究成果55-56
• 致謝56

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