超疏水性

目前使用的水泥憎水添加剂要么价格昂贵，要么在使用过程中易损坏，限制了其在混凝土上的大规模应用。本研究提出了低成本、市售的聚二甲基硅氧烷( PDMS )作为水泥砂浆疏水改性的水泥掺合料。PDMS在硬化水泥砂浆( HCM )中的均匀分布将整体憎水性归因于HCM。PDMS改性的HCM ( M-HCM )表面具有超疏水特性，接触角为157.3 °，滑动角为8.7 °，经110   m磨损后具有良好的机械稳定性。此外，M-HCM的吸水率降低了约92.51 %，M-HCM的耐腐蚀性明显提高。M-HCM的抗压强度和抗折强度分别降低了30.9 %和18.1 %，而韧性有所提高。此外，与U-HCM相比，M-HCM抗风化、抗硫酸盐侵蚀和抗浸出的耐久性显著提高。这种机械强度高的超疏水M-HCM材料可用于防水混凝土和防腐混凝土。

为此，我们通过两步喷涂策略设计并制备了具有良好耐蚀性的超疏水氟化二氧化硅( F-SiO2 ) @聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂层。当F-SiO2纳米颗粒含量为0.88  wt %时，超疏水F-SiO2 @ PDMS涂层表现出较高的不润湿性，接触角为153.2°，滑动角仅为3°。微观结构可以在表观固液界面处包裹更多的气囊形成气层。因此，F-SiO2 @ PDMS涂层表现出了很好的抗腐蚀能力，这里通过实验研究和分子模拟两个方面探讨了其防腐机理(或行为)。电化学实验结果表明，超疏水F - SiO2 @ PDMS涂层具有优异的耐腐蚀性能，腐蚀电位Ecorr正移至- 0.13   V，腐蚀电流Icorr低至2.0   ×   10-7   A   cm - 2。电化学阻抗模值达到1.8   ×   105   Ω   cm-2，与铝基体相比提高了约3个数量级。这主要是由于被困空气口袋引起的非湿润区，电化学等效电路也验证了这一点。此外，分子动力学模拟准确揭示了腐蚀介质的扩散机制，进一步支持超疏水涂层防腐行为的讨论。

具有健壮性和可治愈性的超疏水表面由于寿命的提高，近年来备受关注。本文制备了花状氢氧化镍( Ni ( OH ) 2 )微纳米粒子，并将其作为储藏剂负载十八胺( ODA )，以聚二甲基硅氧烷( PDMS )为疏水粘结剂，通过浸渍提拉ODA了超疏水棉织物。系统地研究了Ni ( OH ) 2 @ ODA含量对织物表面形貌和润湿性的影响。改性过程不会造成织物的力学性能和热性能的任何明显下降。该织物具有优异的防污和自清洁性能，经过700次磨损循环、强酸性或碱性腐蚀和长时间紫外线照射后，仍能保持超疏水性能。能有效分离不同的油海水混合物，分离效率高、通量高、重复使用性好。值得注意的是，在室温下6   h内和50  ℃下60   min内，O2等离子体处理损伤织物表面的超疏水可自动恢复，这种简单有效的策略可能对开发各种应用的健壮防护服有所帮助。图形摘要[图形不可用：见全文]

将超疏水表面的防污功能和表面结合型杀菌剂的触杀抗菌活性耦合在一起的纺织品涂层在医疗和日常防护中已展现出巨大的应用潜力。但仍有一些挑战有待解决，特别是抗菌改性固有的亲水性与超疏水性能需求之间的矛盾，以及不同表面理化性质和形态的纺织品对通用耐久涂层策略的要求。在此，我们提供了一种简单而通用的策略，可以简单地通过一步浸涂或喷涂的方法在各种纺织品上实现超疏水和抗菌性能的最佳耦合，这种方法是以聚二甲基硅氧烷( PDMS )为粘结剂，在各种纺织品表面附着氟化介孔二氧化硅纳米颗粒( F-MSNs )和季铵功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒( Q-MSNs )，无需特殊的前处理和后处理。在最佳的F-MSNs和Q-MSNs配比下，所制备的双纳米粒子排列的纺织品涂层( F / Q-MSNs涂层)的CAs为152°，SAs为2°，不仅具有明显的“驱杀”协同作用，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌活性，而且具有良好的防水和细菌屏蔽功能。此外，F / Q-MSNs涂层具有良好的耐砂纸磨损、耐水洗、耐强酸/碱性等性能，并且能够保持纺织品原有的透气性和变形性等应用性能。因此，用于纺织品抗菌改性的具有高度可行性、柔性和通用性的F / Q-MSNs涂层，具有广阔的应用前景和通用性。

为此，我们通过两步喷涂策略设计并制备了具有良好耐蚀性的超疏水氟化二氧化硅( F-SiO2 ) @聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂层。当F - SiO2纳米粒子含量为0.88   wt %时，超疏水F - SiO2 @ PDMS涂层的接触角为153.2 °，滑动角仅为3 °，表现出较高的非润湿性。微观结构可以在表观固液界面处包裹更多的气囊形成气层。因此，F-SiO2 @ PDMS涂层表现出了很好的抗腐蚀能力，这里通过实验研究和分子模拟两个方面探讨了其防腐机理(或行为)。电化学实验结果表明，超疏水F - SiO2 @ PDMS涂层具有优异的耐蚀性，其自腐蚀电位Ecorr正移至- 0.13   V，自腐蚀电流Icorr低至2.0   ×   10-7   A   cm - 2。电化学阻抗模值达到1.8   ×  ，105  Ω   cm-2，与铝基体相比提高了约3个数量级。这主要是由于被困气囊引起的非润湿状态，电化学等效电路也验证了这一点。此外，分子动力学模拟准确揭示了腐蚀介质的扩散机制，进一步支持超疏水涂层防腐行为的讨论。

目前，可伸缩、柔性和可穿戴的应变传感器对于监测人体健康和运动的能力越来越重要。但是，研制一种新型的高灵敏度、抗恶劣环境特性和多方向监测的应变传感器仍存在一定的挑战。在此，我们提出了一种柔性、多功能、可穿戴和导电的纳米纤维复合材料( WCNC )应变传感器的制备方法，由带有修饰酸修饰碳纳米管( ACNTs )的弹性热塑性聚氨酯( TPU )、耦合银纳米线( AgNWs )和固化的聚二甲基硅氧烷( PDMS )组成，ACNTs、AgNWs和PDMS的顺序修饰增强了TPU基纳米纤维膜的导电性、超疏水性和应变传感性能。WCNC ( TPU / ACNTs / AgNWs / PDMS )具有相当低的电阻约1.22  Ω / cm2 (电导率可达3506.8 S / m )，优越的超疏水性能(接触角可达153.04° )和自清洁性能。此外，WCNC应变传感器具有较高的灵敏度和较大的工作应变(约为1.36   ×  10 5，工作应变为38 % ~ 100 % )，说明WCNC在极高GF下具有较大的工作应变，此前未见报道。WCNC由于其卓越的传感性能，可用于监测人体的不同运动，同时对多个垂直方向的传感器信号进行监测，获得更精确的结果。

文摘本研究是通过喷涂聚二甲基硅氧烷( PDMS )与无机粒子的混合物，制备具有化学稳定疏水超疏水表面涂层的不同纸基材料。该方法易于实现，重现性好，需要廉价的起始原料。通过涂布应用选择( i )原纸( UC )、( ii )光泽涂布纸( GC )和( iii )哑光涂布纸( MC )表面的非彩色和有色型进行表面改性。水基油墨( WB )和溶剂基油墨( SB )配方均用于基材表面的染色。对涂布纸基材表面润湿性、光学和物理性能的研究表明，所提出的涂布应用方法是一种很有前景的用于包装的漆剂替代品。

用于各种应用的新型纳米结构复盖功能表面的制备近年来备受关注。利用飞秒( fs )激光可以在蔗糖溶液中铝膜表面诱导出大面积随机分布的纳米尖晶石，其分布密度随激光脉冲能量和蔗糖与水的质量比而变化。经聚二甲基硅氧烷( PDMS )改性后的铝膜具有润湿性可调、水下超亲油性( ~ 0 ° )、超疏水( ~ 155.3 ° )、高附着力和环境稳定性等特点。进一步，在空气中Al膜一侧采用fs激光直写( LDW )，然后在蔗糖溶液中诱导纳米尖晶石，另一侧采用PDMS改性，制备了油水分离过滤器。经过上述处理后，该过滤器具有类似‘荷花效应’的低水附着力，可用于高效( 99.61 %   ~   99.63 % )和可回收油水分离。此外，滤池在空气中暴露7  个月以上仍保持较高的油水分离效率( 99.46 %   ~ 99.57 % )，表现出较强的环境稳定性。这种由fs激光制备的功能滤波器可应用于化工产品的分离过程、生物医学装置和环境保护等领域。

酶解是一种常用的纤维素材料整理方法，用于改善织物的柔软性、外观和表面性能。然而，其引发超疏水的潜力尚未得到深入研究。本研究分两步制备了超疏水纤维素织物。利用黑曲霉产纤维素酶，通过酶解，在织物表面实现微/纳米层次粗糙度。随后，采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )浸涂法进行疏水处理，通过改变酶浓度和处理温度，找到超疏水性能最大的值。随着酶浓度和温度的升高，纳米尺度粗糙度增加，同时伴随着重量的减少。随着酶解失重的增加，结晶度和拉伸强度降低的程度也增加。由于纤维表面的微/纳米结构形成气囊，水接触角增大，脱落角趋于减小。用5   g / l酶在60   ℃下处理60   min，用PDMS 1   wt . %涂层溶液涂复的样品超疏水性能最大，水接触角为162°，脱落角为7.0°，开发的超疏水织物的失重率为2.9 %，拉伸强度降低率为39.0 %。这种方法降低了引入纳米级粗糙度的额外过程的必要性，具有生产超疏水纤维素生物质用于户外服装的潜力。

在本研究中，我们证明了微/微分级结构足以利用聚二甲基硅氧烷( PDMS )浸涂实现超疏水表面。进一步考察了纤维种类和纱线直径对超疏水性能和耐水雾性能的影响。采用两种纤维(短纤维和长丝)和三种纱线直径( 177D、314D和475D )的涤纶织物。研究了表面性质和化学成分的变化。测量了超疏水表面的静态接触角和脱落角，并进行了自清洁试验。还测试了喷水驱避性，以及水蒸气透过率和透气性。PDMS涂层短纤维织物表现出比PDMS涂层长丝织物更好的超疏水和疏油性，而长丝织物表现出良好的自清洁性能和更高的拒水喷淋水平。当纱线直径增大时，织物需要更高的PDMS浓度和更长的涂层时间来均匀涂层。涂层后水蒸气透过率和透气性没有明显变化。因此，与其他化学方法制备的超疏水纺织品相比，采用本研究的简单方法制备的超疏水微/微分级织物更具有实用性和大规模生产的潜力。