超疏水涂層具有類(lèi)似荷葉的超疏水特性以及廣泛的應(yīng)用(自清潔、延遲結(jié)冰/結(jié)霜、抗灰塵沉積等)而備受關(guān)注。然而,大多數(shù)超疏水表面的微納米結(jié)構(gòu)容易在外力作用下磨損,導(dǎo)致超疏水性能失效。同時(shí),光伏玻璃表面沉積灰塵明顯影響發(fā)電效率,抗干灰塵沉積或減少?zèng)_洗次數(shù),一直是光伏行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。
浙江工業(yè)大學(xué)馮杰團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在固體表面抗干灰塵研究方面取得系列進(jìn)展:光伏表面抗干灰塵研究(Prog. Org. Coat, 2023, 183, 107679);干灰塵冷凝彈跳去除機(jī)理(ACS Omega, 2023, 8, 5731);荷葉和美人蕉葉戶外長(zhǎng)期抗干灰塵研究(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 53394);超疏水表面用于反紅外抗灰塵(Sol. Energy Mater Sol. Cells, 2019, 129; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10,40219);惰性硅油填充 PDMS 涂層在戶外的抗干灰塵研究(J Coat Technol Res, 2024),等。
本研究成功開(kāi)發(fā)了一種基于動(dòng)態(tài)pH響應(yīng)機(jī)制的水性超疏水智能涂層(WRSH)體系,通過(guò)分子層面的可逆界面重構(gòu)實(shí)現(xiàn)了涂層可復(fù)涂性與超疏水性的動(dòng)態(tài)平衡(圖1)。其創(chuàng)新性設(shè)計(jì)體現(xiàn)在:選用具有質(zhì)子響應(yīng)特性的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)作為聚合物骨架,構(gòu)建動(dòng)態(tài)胺基功能化網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)涂層暴露于揮發(fā)性醋酸時(shí),DMAEMA鏈段中的叔胺基團(tuán)發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)(-N(CH3)2→ -N(CH3)2 H+),引發(fā)涂層表面由超疏水表面向超親水態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變,該過(guò)程賦予涂層獨(dú)特的可修飾特性,使得新涂層與原涂層也具有較好的結(jié)合界面。在環(huán)境干燥條件下,醋酸分子從聚合物網(wǎng)絡(luò)中脫附,發(fā)生去質(zhì)子化(-N(CH3)2 H+→ -N(CH3)2),體系恢復(fù)初始超疏水狀態(tài),形成"疏水防護(hù)-親水修復(fù)"的動(dòng)態(tài)循環(huán)機(jī)制(圖2)。
圖3 水性超疏水可復(fù)涂涂層在戶外玻璃及光伏板上抗灰塵性能
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202410171
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