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什么是纳米涂层、纳米防水涂层?

发布时间:2016-05-18 11:46:30

纳米涂层指纳米无毒涂层的先进工艺,科技含量高的纳米涂层技术。这种高科技纳米涂层不仅无毒无害,还可以缓慢释放出一种物质,降解室内甲醛、二甲苯等有害物质,极细微的纳米结构还可以形成一层透气保护膜,有效降低物体表面能量,如同荷叶表面一样,可以达到超高疏水的效果,从而达到防水防腐蚀防油污的目的。纳米防水涂层只是众多纳米类涂层中的一种存在形式,更多的是使用在电子产品PCB板,可以有效的疏水,防止水气、汗水对电子元器件的侵蚀。

电路板纳米防水防腐蚀涂层材料


纳米涂层的组成

根据纳米涂层的组成将其分为三类:完全为一种纳米材料体系、两种(或以上)纳米材料构成的复合体系,称0—0复合;添加纳米材料的复合体系,称为O—2复合。

完全的纳米材料涂层离商业化尚有相当一段距离,只有在军事上有所应用。但借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可使传统涂层的功能得到飞跃提高,技术上勿需增加太大的成本。这种纳米添加的复合体系涂层很快就可走向市场展示出强劲的应用势头。比如现在的蓝牙运动耳机、智能水杯、键盘、电子烟等产品已先知先觉可以批量应用,各种材料的纳米涂层也开始逐步涌现,比如深圳青山新材的TIS纳米涂层在电路板防水防潮防腐蚀防盐雾方面的已广泛被使用。

利用现有的涂层技术,针对涂层的性能,添加纳米材料,都可以获得纳米复合体系涂层。纳米涂层的实施对象既可以是传统材料基体,也可以是粉末颗粒或是纤维,用于表面修饰、包覆、改性或增添新的特性。


产生与功用

凡是传统表面涂层技术,都可以用来或者稍加改造,实现纳米材料复合涂层。

在硬度高的,耐磨涂层中添加纳米相,可进一步提高涂层的硬度和耐磨性能,并保持较高的韧性。

将纳米颗粒加入到表面涂层中,可以达到减小摩擦系数的效果,形成自润滑材料,甚至获得超润滑功能。在一些涂层中复合C60,巴基管等,制备出超级润滑新材料。涂层中引入纳米材料,可显著地提高材料的耐高温、抗氧化性。如,在Ni的表面沉积纳米Ni-La203涂层,由于纳米颗粒的作用,阻止了镍离子的短路扩散,改善了氧化层的生长机制和力学性质。

纳米材料涂层可以提高基体的腐蚀防护能力,达到表面修饰、装饰目的。在油漆或涂料中加入纳米颗粒,可进一步提高其防护能力,能够耐大气,紫外线侵害,从而实现防降解,防变色等功效;另外,还可以在建材产品,如卫生洁具、室内空间、用具等中运用纳米材料涂层,产生杀菌、保洁效果。

纳米材料涂层具有广泛变化的光学性能。它的光学透射谱可从紫外波段一直延伸到远红外波段。纳米多层组合涂层经过处理后在可见光范围内出现荧光,用于多种光学应用需要,如传感器等器件。在各种标牌表面施以纳米材料涂层,成为发光、反光标牌;改变纳米涂层的组成和特性,得到光致变色,温致变色,电致变色等效应,产生特殊的防伪,识别手段。80nm的氧化钇可作为红外屏蔽涂层,反射热的效率很高。在诸如玻璃等产品表面上涂纳米材料涂层,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热作用;在涂料中加入纳米材料,能够起到阻燃,隔热,起到防火作用。

经过纳米复合的涂层,具有优异的电磁性能,利用纳米粒子涂料形成的涂层具有良好的吸波能力,能用于隐身涂层。纳米氧化钛、氧化铬、氧化铁和氧化锌等具有半导体性质的粒子,加入到树脂中形成涂层,有很好的静电屏蔽性能;80nm的钦酸钡可作为高介电绝缘涂层,40nm的四氧化三铁能用于磁性涂层;纳米结构的多层膜系统产生巨磁阻效应,可望作为应用于存储系统中的读出磁头。

新型纳米涂层

美国密歇根大学和空军研究实验室合作开发出一种新型纳米涂层材料,其中95%以上是空气,能排斥上百种液体。用这种材料涂在纱网或织物上,其表面可形成一种对液体的弹力。用这种布料做成的衣物不仅超级抗污染,保护穿着者免受化学药品伤害,还可能开发出用于船舶的先进防水涂料,大大减少水流对船只的拖曳。相关论文发表在最近出版的《美国化学协会杂志》上。 这种涂层排斥的一类液体叫做“非牛顿流体”,包括洗发剂、蛋奶酱、血液、油漆涂料、黏土、打印墨水等,这类液体的黏性取决于它们所受的力。而牛顿流体,如水等,其黏度与自身受力无关。

研究人员将这种纳米涂层称为“超全恐液面”,是一种叫做“聚二甲硅氧烷”的弹性塑料粒子混合物,能从立方纳米的尺度对液体形成斥力。研究人员指出,这种材料的化学成分固然重要,但更重要的是它的纹理。无论用在什么物质表面,它都能紧紧缠附在孔状结构上,由此就在这些孔中形成了更加精细的网。这种结构也意味着涂层中95%—99%的部分形成了气袋,所以接触该涂层的任何液体,几乎都无法触及它的固体表面。由于液体只能接触到织物涂层表面的细丝,因此大大减少了分子间的作用力。“当两种材料靠得足够近时,彼此会受对方所带正电或负电荷的影响。如果是固液接触,液体就会进入固体并形成扩散。这种纳米涂层使固体表面和液滴之间的相互作用大大减小。”论文通讯作者、密歇根大学材料科学与工程副教授阿妮斯·图蒂亚说,“几乎任何液体滴到上面都会立刻弹开,而不会形成浸润。目前也有其他相似的防液材料,但把一些表面张力很低的液体如油、酒精、有机酸、有机碱和多种溶剂滴在上面,会有些黏附并四下流散,这种效果并不是我们想要的。”研究人员实验了100多种液体,只有冰箱、空调中所用的两种氯氟烃能渗透涂层。在实验室,他们演示了该涂层能排斥咖啡、酱油、植物油、盐酸和硫酸,避免了衣物污染和皮肤烧伤。图迪亚说,它还能排斥汽油和多种酒精,“迄今为止,还没人演示过低表面张力非牛顿流体的弹性”。青山新材的电路板纳米防水防腐蚀涂层材料也是源自日本,主要成份是氟素,主要应用方向是PCBA电路板防水防盐雾,性能远超同类纳米涂层材料。


纳米涂层制备工艺

纳米涂层的制造方法主要包括气相沉积、各类喷涂(含常温喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等)、镀覆(含电镀和化学镀)、浸泡等多种方法。

气相沉积:采用化学或物理气相沉积法可以在基体表面上形成纳米薄膜或得到纳米涂层。


纳米喷涂:热喷涂方法制备纳米结构涂层的主要优点是工艺简单,涂层和基体选择范围大,涂层厚度变化范围大,沉积率高,容易形成复合涂层等。


纳米涂装:在普通的涂料中,添加适当的纳米颗粒,可以大幅度提高涂料的悬浮稳定性、耐水洗性、附着力、光洁度、抗老化性等,并可同时得到一些特殊性能如光催光、吸收电磁波、防静电等。


浸泡涂装:这种方式非常适合在PCB电路板上涂纳米涂层,因为浸泡涂装会很均匀,而且涂层很完整,比如青山新材TIS纳米防水涂层在涂完后甚至不影响连续器导电,浸泡5秒取出后自然晾干即可,深受用户欢迎。

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