ウェットプロセスによる実用固体表面への高耐久超撥油コーティングの創製

通过湿法在实用固体表面上创建高度耐用的超疏油涂层

基本信息

批准号：
15J00802
负责人：
中山勝利
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，これまでの研究で作製法を確立した階層構造化超撥水・超撥油Al表面の耐久性向上を目指し，市販の製品に応用されており，かつ耐候性に優れるポロテトラフルオロエチレン（PTFE）による階層構造化Al表面のコーティングを試みた．PTFEコーティング剤（旭硝子株式会社）に浸漬して十分に水洗した後，423～523 Kで加熱処理するプロセスを5回以上行うことで超撥水性が得られた．しかしながら，この超撥水性は数時間の放置で劣化する．一方，コーティング剤に浸漬後，水洗をせずに熱処理した場合，一度のコーティングプロセスで超撥水性が得られ，長時間放置しても劣化しなかった．なお，両試料とも菜種油に対しても撥油性を示さなかった．表面形態をSEMで観察すると，表面は粒径1 μm程度のPTFE由来と考えられる粒子で覆われていたが，同時にピット形態が埋没している様子も観察された．これが，高い撥油性が得られなかった原因と考えている．また，近年新たな高耐久性撥水・撥油性コーティングとして注目を集めている，食虫植物の内壁の構造を模倣したSLIPS の耐久性に対する基板形態の影響について検討した．階層構造化Al表面にポリフルオロアルキルエーテル系潤滑油Krytox®（GPL100，DuPont社）を塗布した表面に水，ヘキサデカン，エタノール，オクタンといった液滴を滴下すると，潤滑油層の存在によりわずかな傾斜ですべての液滴が滑落した．この潤滑油の大気中および水中における保持性を，階層構造・エッチピット構造のみ・孔径大多孔質構造・孔径小多孔質構造をそれぞれ有する試料に対し評価した結果，大気中では多孔質構造が最も高い保持性を示したのに対し，水中では階層構造の保持性が最も高い結果となった．なお，作製したSLIPSは潤滑油の低い流動点により高い難着氷性を示し，着氷防止表面としての応用の可能性が示唆された．

今年，我们的目标是提高分层结构超级防水防油铝表面的耐用性，为此我们通过之前的研究建立了一种制造方法，我们尝试用（PTFE）涂覆分层结构铝表面。将其浸入PTFE涂层剂(旭硝子株式会社)中，用水彻底冲洗，然后在423至523K下热处理五次或更多次，获得超防水性。然而，这种超疏水性在放置几个小时后就会恶化。另一方面，当浸渍在涂层剂中后不进行水洗而进行热处理时，通过单一涂层过程获得了超防水性，并且即使在放置很长时间后也不会劣化。此外，两个样品均未表现出对菜籽油的拒油性。使用SEM观察表面形态时，表面被粒径约1μm的被认为来自PTFE的颗粒所覆盖，但同时也观察到了埋坑。我们认为这就是未能实现高拒油性的原因。我们还研究了基材形态对 SLIPS 耐久性的影响，SLIPS 模仿了食肉植物内壁的结构，最近作为一种新型的高度耐用的防水防油涂层而引起了人们的关注。当水滴、十六烷、乙醇或辛烷滴到涂有聚氟烷基醚润滑剂Krytox®（GPL100，杜邦）的分层结构的Al表面时，润滑油层使液滴以轻微的斜度滴落。摔倒了。对于具有分级结构、仅腐蚀坑结构、大孔多孔结构和小孔多孔结构的样品评价了该润滑油在空气和水中的保留性，然而，在水中，分级结构。保留率最高。由于润滑油的倾点较低，所制备的 SLIPS 表现出高防冰性能，表明其作为防冰表面应用的可能性。