納米二氧化硅改性硅樹脂超疏水涂層及其表面水滴電致運(yùn)動特性.pdf

1、超疏水涂層具有自清潔特性，其表面水滴狀態(tài)與普通疏水涂層表面水滴狀態(tài)具有顯著差異。電場作用下普通疏水涂層表面水滴可誘發(fā)電暈放電，導(dǎo)致涂層有機(jī)材料老化與沿面閃絡(luò)。研究新型超疏水絕緣涂層及其表面水滴電致運(yùn)動，對于提升超疏水涂層在電氣外絕緣的應(yīng)用效果，揭示電場對超疏水涂層自清潔特性的影響規(guī)律，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。作者針對當(dāng)前超疏水涂層表面能較高、微小水滴難以滑落、涂層機(jī)械性能較差的問題，對一種新型長效硬質(zhì)超疏水涂層的制備方法及沿面閃絡(luò)

2、特性進(jìn)行了研究，對超疏水涂層表面水滴電致運(yùn)動特性進(jìn)行了動力學(xué)建模與仿真驗(yàn)證，并對超疏水涂層的自清潔力學(xué)機(jī)制進(jìn)行了研究。論文的主要內(nèi)容有：
　?、賹σ环N新型納米二氧化硅改性硅樹脂超疏水涂層的制備方法進(jìn)行了研究，該方法通過向二氧化硅納米粒子表面接枝低表面能與高穩(wěn)定性的含氟官能團(tuán)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)對二氧化硅納米粒子的低表面能改性，通過與硅樹脂混煉后制備出新型長效硬質(zhì)硅樹脂超疏水涂層，并對涂層的理化特征、憎水性能、化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性能、介電性能進(jìn)行了

3、試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，所制備超疏水涂層具備優(yōu)異的憎水性，良好的耐酸堿腐蝕、耐磨損與介電性能。
　?、趯{米二氧化硅改性硅樹脂超疏水涂層的工頻沿面閃絡(luò)特性進(jìn)行了研究，觀測分析了濕污條件下硅樹脂超疏水涂層沿面閃絡(luò)時局部電弧發(fā)展、熄滅與重燃過程，測試分析了硅樹脂超疏水涂層的工頻沿面泄漏電流與閃絡(luò)電壓。結(jié)果表明，相比于普通疏水RTV硅橡膠涂層，硅樹脂超疏水涂層具有低泄漏電流和高閃絡(luò)電壓，涂層的強(qiáng)憎水性與表面水滴電致運(yùn)動產(chǎn)生的干帶是涂層具有高

4、絕緣性能的主要原因。
　?、蹖{米二氧化硅改性硅樹脂超疏水涂層表面水滴電致運(yùn)動特性進(jìn)行了研究，揭示了電場對硅樹脂超疏水涂層自清潔特性的影響規(guī)律。研究分析了不同激勵電場下硅樹脂超疏水涂層表面水滴電致運(yùn)動特征及荷電機(jī)制。結(jié)果表明，涂層表面水滴-空氣-涂層三相接觸區(qū)電暈放電是造成水滴荷電并出現(xiàn)電致運(yùn)動的主要原因，電場可實(shí)現(xiàn)硅樹脂超疏水涂層表面10μL-100μL水滴的驅(qū)動。
　?、軐Τ杷繉颖砻嫠坞娭逻\(yùn)動動力學(xué)模型與電場驅(qū)動力

5、進(jìn)行了研究，揭示了電場對超疏水涂層表面水滴的驅(qū)動機(jī)制。研究了電場作用下超疏水涂層表面水滴臨界穩(wěn)定電場強(qiáng)度。建立了超疏水涂層表面水滴電致運(yùn)動 Navier-Stokes動力學(xué)模型與電場驅(qū)動力仿真計(jì)算方法。結(jié)果表明，超疏水涂層表面水滴臨界穩(wěn)定電場強(qiáng)度與外施電場強(qiáng)度、水滴粒徑與自身表面張力相關(guān)，施加于“水滴-空氣”界面上的庫侖力對水滴電致運(yùn)動具有決定性影響。
　?、輰θ疚鄢杷繉颖砻孀郧鍧嵓捌淞W(xué)機(jī)制進(jìn)行了研究，揭示了染污超疏水涂層的

6、自清潔物理機(jī)制。研究了染污硅樹脂超疏水涂層表面電致運(yùn)動水滴與自然凝露水滴的去污過程。分析了超疏水涂層表面水滴對污穢顆粒的力學(xué)吸引過程。結(jié)果表明，超疏水涂層表面污穢顆粒受到水滴-污穢顆粒界面力的強(qiáng)吸引作用能夠隨運(yùn)動水滴離開涂層表面；隨涂層憎水性增強(qiáng)，水滴對污穢顆粒的吸引效果增大，超疏水涂層表面水滴對污穢顆粒具有最高的界面吸引力。
　　上述研究結(jié)果表明，納米二氧化硅改性硅樹脂超疏水涂層具備優(yōu)異的憎水性與絕緣性能，其表面水滴電致運(yùn)動行為