技術前沿丨廣東工業大學/西北大學等：具有抗冷凝和抗生物汙損性能的蠟燭煙灰基多層無氟超疏水塗層

受自然啟發的超疏水塗層的水接觸角大於(yu) 150°，滾動角小於(yu) 10°。超疏水塗層具有自清潔、防冰、防生物汙損、防冷凝、防腐蝕等多種性能，在航空航天、生物材料、運輸管道和海洋船舶等工程領域具有廣闊的應用前景。

冷凝是一種常見的現象，通常發生在牆體(ti) 、天花板、建築外部和熱交換設備等表麵。冷凝液的形成和積累會(hui) 導致不便，有時甚至造成嚴(yan) 重的破壞，如建築物受潮、結構腐爛、能源浪費等。冷凝液的形成是一個(ge) 非均相過程，溫度梯度是蒸汽成核的主要驅動力。此外，表麵能和微納結構等表麵特征顯著影響冷凝液的成核和生長速率。在濕潤的表麵上，自由漂浮的細菌很容易在幾分鍾內(nei) 附著，並聚集形成生物膜。生物膜不僅(jin) 會(hui) 影響人類健康和工業(ye) 生產(chan) 力，還會(hui) 降低設備效率，增加設備腐蝕。因此，抑製冷凝液形成和初始細菌粘附是控製生物膜，避免更大危機的關(guan) 鍵。抗生物汙損塗層能夠防止生物分子、細菌、海洋生物及其殘留物的不必要粘附和積累，最大限度地減少或消除海洋生物的沉積，並最大限度地提高燃油經濟性。到目前為(wei) 止，大多數報道的超疏水塗層都含有含氟聚合物，如全氟辛酸、全氟辛基三氯矽烷等，這可能會(hui) 導致生物積累，並對人類後代產(chan) 生潛在的不利影響。最近的研究表明，使用蠟燭煙灰（CS）納米顆粒提供了一種實現超疏水性的替代方法，同時保持環境友好性和化學穩定性。CS直接從(cong) 蠟燭的不完全燃燒中獲得，為(wei) 超疏水性提供了分層結構。然而，單個(ge) CS納米顆粒之間較弱的物理結合力阻礙了CS層的實際應用潛力。 

近期，廣東(dong) 工業(ye) 大學武興(xing) 華團隊、西北大學胡軍(jun) 團隊、安徽醫科大學鄭順麗(li) 團隊采用噴塗法成功製備了一種具有抗凝結和抗生物汙損性能的多層無氟超疏水塗層。

引入聚對二甲酸乙二醇酯來固定蠟燭煙塵層，由於(yu) 蠟燭不完全燃燒形成納米碳鏈，塗層表現出優(you) 異的超疏水性。

該超疏水塗層還表現出增強的抗冷凝和抗藻類性能，在8℃過冷的溫度下有效抑製了冷凝液的成核和生長。在雜質水中連續浸泡7天，斜生柵藻（Scenedesmus obliquus）無法在該塗層表麵粘附和增殖。因此，本研究有望為(wei) 開發工業(ye) 應用的功能塗層提供一種低成本、高通量、快速方法，在海洋船舶和航空航天領域具有廣闊的應用前景。

製備示意圖

PCS塗層製備方法示意圖

數據來源與(yu) 出處

相關(guan) 研究成果以“A candle soot based multi-layer superhydrophobic coating with anti-condensation and anti-biofouling properties”為(wei) 標題發表在《Surface & Coatings Technology》上。

來源：塗料驛站