疏水性的科学

大多数陶瓷涂层的一个关键特性是其疏水性。作为陶瓷涂料和清洁剂的配方和制造商,疏水性是一个重要的因素。如果这对您也很重要,请加入我们,我们将进入IGL研发团队的“科学”的第四部分。

阅读IGL涂料研发团队之前的文章nba直播万博体育app在这里。主题包括对挥发性有机化合物,石墨烯,陶瓷涂层

在这一部分中,我们将讨论材料的疏水行为背后的理论以及如何测量它。疏水(Hydrophobic)一词来源于拉丁词“hydro-”(water)和“-phobia”(恐惧),用于描述与水亲和力低或排斥水的表面。亲水(Hydrophilic)一词由“hydro-”(water)和“- philile”(love)两个词组合而成,意为表面对水的亲和力高或容易被水弄湿。表面水滴的形状取决于涂层表面对水的亲和程度,如图1所示。

图1:亲水和疏水表面上的水滴。

水被用作衡量涂层表面疏水性和/或亲水性的指标。因此,了解水的本质是很重要的。

水是一种极性分子,这意味着它在原子之间携带部分电荷。在水分子(H2O)时,氧分子的电负性更强,这使得它能够吸引每个键中的电子对。这就产生了氧的部分负电荷和氢原子的部分正电荷,如图2所示。

图2:带部分电荷的水分子。

水的表面张力也相对较高,约为72 mN/m。表面张力定义为流体表面收缩到最小表面积的趋势。在图3所示的荷叶上收集雨水时,可以观察到一个现实生活中的例子,这通常被称为荷叶效应。水附着在叶子表面的能力较弱,而自身附着较强(由于高表面张力),形成水珠簇,形成最小的表面积与体积比。

图三:荷叶上的水珠。

疏水性和亲水性与表面自由能(SFE)有关,表面自由能会影响表面的润湿性。SFE定义为独立于所使用液体的表面分子间力的定量测量。SFE也可以被认为是固体的表面张力。通过理解固体的SFE,我们能够预测液体在表面上的行为。

参考图3中荷叶效应的例子,水滴在荷叶表面粘附较弱。这种现象也可以用SFE和施加液体的表面张力来解释,因为这涉及到施加固体(称为表面)和液体之间的相互作用。当固体/表面的SFE较低时,很难被水润湿(润湿差)。同样的原理也适用于我们的大衣系列。当陶瓷涂层被涂在汽车的油漆表面时,它会产生一个低SFE的表面。因此,涂层表面能够排斥水和污垢来保护油漆,称为疏水性。另一方面,裸露的金属和玻璃表面具有较高的SFE,表现出良好的润湿性,从而表现出亲水性。

例如,风衣窗发挥了降低挡风玻璃/挡风玻璃SFE的作用,因为雨水不能淋湿挡风玻璃。这为驱动程序提供了更好的可视性和清晰度。图4显示了SFE与表面润湿性的关系。

图4:表面自由能越高,表面润湿性越好。

如何测量疏水性和亲水性?

水接触角测量法(WCA)可以测量疏水性和亲水性。简而言之,当WCA低于90°时,表面定义为亲水性。当WCA大于90°时,表面定义为疏水。同时,如果WCA为>150°,<10°或几乎为零,则分别定义为超疏水和超亲水。

图5:不同类型表面的水接触角(WCA)

nba直播万博体育appIGL涂层最新升级的水接触角测量仪,通过测量原型的WCA,帮助研发团队开发超疏水和亲水涂层,如图6所示。

这一专用设备使我们的研发团队能够验证未涂层表面和我们的原型涂层表面之间WCA的改善,在当前产品的质量控制中起到了重要的作用。每一批生产的陶瓷涂层在进行包装前都要经过一系列的质量检查。这确保了产品从我们到消费者的良好质量和功能。

WCA的测量是对我们的ecocoat系列进行的最关键的内部测试之一。

图6:IGL研发实验室的水接触角测量仪。

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关于“疏水性科学”的4个思考

  1. 你好,在你的文章“The Science of hydropho疏水性”中,图1和图5可能有错误。亲水的例子有错误的标题。所有的例子下面都写着“疏水的”。
    然而,这是一篇好文章,谢谢你提供的信息

    1. 你好!感谢您对IGL涂料的关注!nba直播万博体育app请将您的企业名称,国家,电话号码和电子邮件地址发送到(电子邮件保护)我们将协助这一过程。

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