玻璃表面二氧化硅基超疏水膜的研究进展

超疏水表面带来一些可贵的界面性质,包括防结冰、防污染、防氧化等。对于工业产品中常用的玻璃等无机材料,研究人员参照自然界超疏水物质的结构和成分,借助含碳、氟等元素的物质,通过各种方法,合成具有微米-纳米二重粗糙结构和低表面能的有机-无机杂化涂层与基材结合,从而制备超疏水表面。因玻璃表面亲水性的固有性质,在平板显示、触摸屏、太阳电池盖板、玻璃幕墙等领域,解决既能满足光学性能指标,又能实现疏水性和抗污染性的问题尤为重要。首先讨论了粗糙表面的固液复合接触和非复合接触两种理论模型,进而阐述了超疏水玻璃的实现要素和基于二氧化硅的超疏水膜的制备方法。梳理了以溶胶-凝胶法为基础的玻璃表面二氧化硅基透明超疏水膜的制备技术进展,根据涂膜次数、溶胶组成、膜层粗糙结构的实现方法等,将现有制备技术分类、归纳为三种制备路线：共前驱体合成改性二氧化硅溶胶制备单层超疏水膜,表面改性法制备多层结构超疏水膜,添加二氧化硅颗粒引入粗糙层法。指出了各种方法的超疏水原理、膜层特点,分析了部分制备实例的疏水性、粗糙结构、光学透过率等性质的影响因素。对于溶胶-凝胶法制备的SiO2基超疏水玻璃,实现超疏水性的同时,如何保持玻璃良好的透明性以及膜层的耐磨性、持久性,是需要重点研究的方向。     

玻璃表面微结构的构建及其雾度和亲疏水性的调节

目的 提高蒙砂玻璃的雾度以及调控其表面的亲疏水性.方法 通过在酸蚀液中添加不同浓度的KCl,可控调节蒙砂玻璃表面微纳结构,并利用光学轮廓仪对表面形貌和粗糙度进行表征分析.通过分光光度仪对蒙砂玻璃的雾度、透过率进行测试,并使用接触角测量仪对其亲疏水性进行分析评价.结果 通过调节酸蚀液中KCl的加入量,得到具有不同表面微结构及表面粗糙度的蒙砂玻璃.酸蚀液中KCl的加入,可以实现不损失玻璃透过率的同时,将蒙砂玻璃的雾度提高1个数量级,从4.23％提高至73.11％.酸蚀液中加入质量分数20％的KCl,可实现蒙砂玻璃表面较好的亲水性,接触角达20.9°,而玻璃原片的接触角仅为47.5°.在蒙砂玻璃表面涂覆十三氟辛基三乙氧基硅烷,100℃下热处理30 min,可实现蒙砂玻璃较强的疏水性,对水的接触角达到124.3°.结论 酸蚀液中加入KCl可以实现酸蚀蒙砂玻璃表面微结构的构建,并且通过控制KCl的加入量,提高蒙砂玻璃的透过率和雾度,实现较好的亲水性.用低表面能物质十三氟辛基三乙氧基硅烷成功对具有一定表面微结构的蒙砂玻璃进行修饰,将蒙砂玻璃由亲水性变为较强的疏水性.     

金属有机骨架在电致变色领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)是由有机骨架与金属节点组成的多孔新型功能材料,区别于普通的无机多孔材料和有机物,凭借多孔以及可设计性的骨架结构,实现将无机与有机材料相结合,利用化学配位以及掺杂等方式可以制备符合实际需求的功能材料。随着金属有机骨架材料的种类、功能和制备技术不断拓展,其在智能光电显示领域的应用也备受关注。其中,电致变色作为光电器件的重要研究方向,电致变色器件正在向更大变色范围、更快变色速度以及柔性可折叠的方向发展,原有材料体系已无法满足新的产品要求,但金属有机骨架的出现可以在一定程度上规避这些问题。本文着重介绍金属有机框架在电致变色的研究进展,详细综述金属有机框架在电致变色领域应用中所遇到的三个问题,分别是导电性、氧化还原性变色及薄膜制备手段,分析金属有机框架在电致变色领域的设计优化策略,同时也对MOFs在电致变色多功能应用所面临的挑战与发展前景进行总结。     

宽谱增透双层TiO2-SiO2/SiO2薄膜的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备了双层TiO_2-SiO_2/SiO_2薄膜,调控了底层薄膜的折射率及双层薄膜不同的厚度匹配,研究了在不同厚度匹配下薄膜的光学性能。通过场发射扫描电子显微镜、椭偏仪、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的微观结构、厚度、折射率和光学透过率。研究表明:以TiO_2与SiO_2混合溶胶镀膜获得了折射率可调(1.5～2.0)的薄膜,在TiO_2-SiO_2层与SiO_2层的厚度分别约为160 nm、90 nm时获得了光学性能较优的薄膜,薄膜在光学宽谱380～1 100 nm范围内表现出明显的增透效果,可见光最高透过率可达97.5%,宽谱平均透过率为93.9%。     

溶胶-凝胶法AZO/rGO薄膜的制备研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺铝氧化锌/还原氧化石墨烯(AZO/rGO)薄膜,研究了不同还原氧化石墨烯(rGO)的添加量对薄膜结构和光电性能的影响。采用四探针方块电阻仪测量样品的电学性能,XRD检测薄膜晶体结构,SEM研究薄膜表面形貌,U4100分光光度计检测光学透过率。研究发现,热处理温度为500℃时,AZO/rGO薄膜样品的电阻率随着rGO含量的上升,先减小后增大;当添加量为0.04%(wt,质量分数)时,电学性能最优,样品(002)衍射峰强度最大。光学透过率随着rGO增多而减小,但幅度很小。而热处理温度为530℃时,随着rGO含量的增大,薄膜样品的电阻率逐渐增大,可见光透过率同样有所下降。     

空心玻璃微球在贮氢材料中的研究进展

氢是一种高能量密度的绿色新能源,它在燃料电池及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。在利用氢能的过程中,氢的存储是氢能应用的难题和关键技术之一。空心玻璃微球作为贮氢材料的一种选择,有着它独特的优点,与常规气瓶比,空心玻璃微球贮氢具有很大的灵活性。本文简要介绍了贮氢用空心玻璃微球的研究进展。     

a—Si：H薄膜太阳能电池

a—Si：H薄膜太阳能电池作为一种新的能源材料正得到迅猛发展,该文阐述了a—si：H薄膜太阳能电池的原理、结构、研究进展及应用前景。     

基于PS模板的SiO2疏水膜制备与研究

目的 研究聚苯乙烯(PS)刮涂速率、溶胶提拉速率、催化剂和陈化对疏水膜的表面粗糙度、透过率和接触角的影响规律.方法 通过绕线棒刮涂和浸镀等工艺在玻璃基板上制备玻璃/聚苯乙烯/二氧化硅(Glass/PS/SiO2)膜系,热处理去除PS后,在表面涂覆氟硅烷(FAS),得到透明疏水膜.采用光学轮廓仪和场发射扫描电子显微镜检测PS刮涂效果、膜层表面粗糙度以及微观膜层形貌.采用分光光度计测量样品的可见-近红外光学透过率.采用接触角测试仪得到疏水膜的静止水接触角.结果 当绕线棒刮涂速率为2 cm/s,采用碱催化SiO2溶胶,提拉速率由60 mm/min增至180 mm/min时,膜层表面粗糙度依次减小,150 mm/min对应的表面粗糙度为0.0251μm,样品的水接触角为139°.当绕线棒刮涂速率为3 cm/s,采用陈化时间较短的酸催化溶胶,可以制备得到接触角为150.5°、波长为380～1100 nm、平均透过率为88.3％的疏水膜.结论 表面粗糙结构受PS刮涂速率、SiO2溶胶的提拉速率及其性质的影响.采用酸催化的低黏度SiO2溶胶涂覆于PS模板层,经过热处理和表面改性可以得到类蜂窝结构的SiO2疏水多孔膜.     

溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响研究

为了研究溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响,使用射频反应磁控溅射技术在常温下以玻璃为基底使用不同功率镀制了800 nm左右的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品结晶情况,表面和断面形貌进行表征,结果显示镀制的ZrO2薄膜均为单斜晶体,晶粒尺寸变化不大;随着功率的升高,薄膜从纳米晶结构转变为柱状晶结构.使用纳米压痕仪对薄膜表面进行硬度和弹性模量测试,发现随着功率升高,硬度和弹性模量均出现上升趋势,进一步增加功率出现下降,再上升的变化;在沉积功率为65 W时,可得到厚度为800 nm,弹性恢复量,硬度,弹性模量和塑性指数均最高,分别为88.55％,25.42 GPa,228.6 GPa和0.314的ZrO2薄膜.不同的溅射功率会镀制出不同结构的二氧化锆薄膜,在常温低功率溅射条件下二氧化锆薄膜结构是影响其力学性能的重要因素.