自清洁

Abstract(#br)Dielectric polymer materials are indispensable for the fabrication of self-powered nanosystem and electronic skin. However, the performance of the device is often seriously degraded due to the contamination of the surface. It is very important to keep the clean of the surface of the device, especially for the application of wearable devices. In this work, triboelectric nanogenerator (TENG) integrated with TiO 2 photocatalysis is developed for realizing the dual functions of energy generation and self-cleaning interface.

摘要\n现有的油水分离材料往往受到其成本、效率和环境影响的限制，难以在工业上实现有效利用。尽管二氧化硅纳米粒子具有优良的环保性和丰富的原料，但由于其孔结构差或制备工艺复杂，限制了其使用。在此，我们采用生长-聚集-修饰-生长的策略来制备具有三维结构的超疏水二氧化硅。结果表明，所制备的二氧化硅三维网络结构尺寸为11 µ m，孔容为2.79 cm3 / g，对蓖麻油的吸附容量为2.98 mL / g。特别地，超疏水二氧化硅对一系列尺寸小于10 µ m的表面活性剂稳定的水包油乳液和水中染料表现出优异的有机分子分离性能。此外，三维二氧化硅还可以作为聚二甲基硅氧烷( PDMS )中的功能添加剂，增强其疏水性。PDMS /二氧化硅复合涂层的基底呈现出优异的油水分离和自清洁性能，这是由于二氧化硅粒子具有优异的超疏水性能和多孔的三维网络。就目前可获得的廉价原料和简单的制备方法而言，超疏水三维二氧化硅在处理含油废水或制备自清洁表面等方面具有广阔的应用前景。

摘要 具有紫外/近红外( UV / NIR )屏蔽性能的纳米材料在节能窗方面具有巨大的发展潜力。本文报道了一种低成本的W18O49纳米棒作为紫外/近红外屏蔽材料。采用简单的溶剂热法制备了W18O49纳米棒，其长度为~ 20或~ 60nm，在紫外/近红外区表现出较强的尺寸依赖性吸收。将W18O49纳米棒与聚二甲基硅氧烷( PDMS )共混，制备了W18O49 @ PDMS薄膜，在透射可见光58.03 %的同时，屏蔽了55.58 %的紫外光和75.89 %的近红外光。在太阳光( 0.6W cm-2 )照射下，以W18O49 @ PDMS涂层玻璃为窗口的密封盒，与纯玻璃(△T = 18.2℃)或ITO玻璃(△T = 12.1℃)相比，温度升幅最小(△T = 9.2℃)。薄膜接触角为122±2°，具有自清洁能力。因此，W18O49 @ PDMS薄膜可以作为低成本的UV / NIR屏蔽和自清洁薄膜。

具有机械化学鲁棒性的透明共形超疏水涂层对于汽车和建筑窗户的防水、自清洁、防结冰等各种应用具有重要意义。然而，赋予功能表面可编程的润湿性仍然是一个严峻的挑战。本文提出了一种由聚二甲基硅氧烷( PDMS )纳米粒子( NPs )和PDMS微米粒子( MPs )功能纳米粒子通过热处理和喷雾处理相结合的分层涂层。热处理下PDMS的蒸发首先应用于形成均匀的纳米结构，然后喷涂混合P25 - PDMS分散体，构建表面粗糙度增强的防护涂层。所得涂层具有共形性，在不同基体上具有可逆的润湿性。利用P25的光响应特性，通过重复紫外光照射和暗环境储存，可以实现超疏水与疏水性之间的可逆润湿性。此外，涂层在酸/碱溶液中浸泡24   h，连续冲击砂粒后仍能保持超疏水特性，透光率高( 76 % )。此外，由于强韧涂层与玻璃之间具有较高的附着力，涂层对高速水射流和Elcometer 99胶带剥离试验具有30个循环的机械化学鲁棒性。实际应用表明，该涂层在防冰、光催化降解污染物和自清洁等方面具有优异的性能。

本工作提出了一种简单的方法来制备一系列具有机械强度、自清洁和抗冰性能的刷状热塑性聚氨酯( TPU )涂层。通过硫内酯与一个二胺化合物和单乙烯基端基聚二甲基硅氧烷( monoethene- PDMS )的简单多组分点击反应，合成了一个带有酰胺酰胺基团和柔性PDMS的二元醇，通过异氰酸酯和二元醇的反应，可生产性地得到一种新型TPU。独特的链结构赋予TPU薄膜方兴未艾的自分层性能。在溶剂蒸汽退火过程中，柔性PDMS链向表面迁移和富集，而具有强相互作用的聚氨酯链则倾向于位于基底。基于此，TPU- PDMS薄膜表现出机械稳健性，TPU- PDMS-3的拉伸强度值急剧增加，达到48.62 MPa。所制备的TPU - PDMS - 10涂层具有良好的拒水性能，对液滴水具有良好的可移动性，且在不留下痕迹的情况下，用清水漂洗即可去除表面的污垢。此外，还采用了三种不同的标准来表征其抗冰性能。涂层具有较低的过冷水冰点(约- 27 ° C )、较长的延冰时间和较低的结冰剪切强度。因此，这些新型的刷状TPU涂层具有巨大的应用潜力。

透明自修复超疏水涂层在透镜、太阳能电池、头盔显示器和挡风玻璃等领域有着重要的应用。但其现阶段的应用受限于危险的含氟材料，透光率低，以及用于愈合的热处理。本研究通过喷涂聚二甲基硅氧烷( PDMS )基超分子聚合物的乙醇溶液，通过N -硼氧烷- PDMS ( N- Boroxine- PDMS )和SiO2纳米粒子交联，成功制备了具有自发自修复能力的无氟透明超疏水涂层。受益于喷涂技术的使用，透明自修复超疏水涂层可方便地应用于塑料眼镜、木材、金属、纸张等多种基底，极大地拓展了其应用范围。所得涂层具有良好的透光性，在550   nm处的透光率为90.1 %，具有优异的超疏水性能，接触角为160.9°，滑动角为1°，这可归因于N-硼氧烷- PDMS本身具有透光性和疏水性。N- Boroxine- PDMS / SiO2涂层由于使用了N - Boroxine - PDMS，能够承受水冲击、紫外光照射和高温加热。更重要的是，由于N -配位硼氧烷的可逆性，使得N -硼氧烷- PDMS的低聚物易于迁移到损伤表面，涂层能够在室温下重复自发地修复过氧化氢或O2等离子体引起的化学损伤。我们的研究表明，利用设计合理的超分子聚合物作为涂层材料，可以同时兼顾超疏水涂层良好的透明性、稳定性和室温自修复能力。

被动日间辐射冷却( PDRC )材料由于具有节能潜力和满足智能衣服需求的可能性，越来越受到人们的关注。在本工作中，我们利用光谱选择性磷酸铝颗粒制备了一种多功能的辐射室外降温棉织物。进一步通过引入聚二甲基硅氧烷( PDMS )层对织物进行超疏水改性，水接触角( WCA )为151.9  ±  0.9°，滑动角为1.3  ±  0.3°，通过反射太阳光(反射率接近90 % )并将热量辐射到涂层的外层空间(发射率约为0.92 )，该棉织物相对于裸棉的平均温度下降  ~   5.4  ℃，使人体在阳光直射下避免过热1.0  ℃  ~   4.4  ℃。洗涤20次后，WCA由151.9°略有下降至143.9°，水的滑动角由1.3°增加至5.3°，冷却温度仍保持在  ?   4.2  ℃，表明制备的棉织物具有良好的耐洗性。由于这些优越的性能和简单的制作，这种用于被动日间辐射冷却的超疏水纺织品有望广泛应用于户外外套等设施。

氢( H2 )传感器广泛应用于化学精炼、半导体加工、燃料电池、储氢/分离等领域，但其传感性能和使用寿命极易受到灰尘、水和湿度的污染。为了解决这一问题，本研究采用喷涂法制备了钯( Pd )纳米修饰的多壁碳纳米管( Pd- CNTs )、聚二甲基硅氧烷( PDMS )和1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷( POTS )的混合超疏水H2传感器。所制备的Pd- CNTs / PDMS / POTS传感器具有良好的导电性、优异的超疏水性能和室温下稳定的H2传感能力，空气中H2的检测范围为100 ~ 10000ppm。超疏水性能的集成使得Pd - CNTs / PDMS / POTS传感器在高湿环境下具有高度的斥水性以防止水损害、自清洁以去除粉尘污染、湿度不敏感以保持H2传感性能。更为重要的是，当超疏水性能受到化学损伤时，Pd- CNTs / PDMS / POTS传感器能够通过POTS和PDMS从本体中迁移，自发地、反复地修复其损伤的超疏水性能，保证对H2传感器的长期保护。此外，由于CNTs的电热转换能力，施加6.0 V的电压，Pd- CNTs / PDMS / POTS传感器的温度可以很容易地提高到50.1℃，大大加快了传感器的自修复过程。