高分子／ナノ粒子コンポジットを用いた超撥水性コーティング法の開発

利用聚合物/纳米粒子复合材料开发超疏水涂层方法

• 批准号: 13F03067
• 负责人: 藤嶋 昭
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03067/
• 关键词: 超撥水; 超親水; ゾルゲル法; セルフクリーニング; コンポジット; 光触媒

蓮の葉表面のマイクロ/ナノ構造や化学組成を模倣し，高い水滴接触角と低いロールオフ角を示す優れたセルフクリーニング超撥水性コーティング膜を開発した．半透明で耐久性のあるセルフクリーニングシリカ-PMMAナノ複合材料を用いて，ガラス上に超撥水性コーティングを行った． PMMA濃度が2%で浸漬時間を30分でコーティングしたとき，最も高い水滴接触角を示した．浸漬時間が1分のコーティング膜では，ガラス基板上のコーティングが薄く，超撥水性を示すには不十分であった．浸漬時間が15分になると，コーティング膜は表面上に多孔質なドメイン構造を形成し，基板表面を覆うように成長し始めた．このドメイン構造は空気を閉じ込めることができず簡単に水で置き換えられ，そのため水滴接触角は150°以下となりWenzel状態となってしまう．一方，浸漬時間が30分以上になると，コーティング膜は多孔質構造体の連結構造をとり，マイクロメートルスケールで空隙を有していた．また，PMMA濃度については，4 %や6 %と濃くすることで水滴接触角は低下した．これは，シリカ粒子で構成された凹凸構造が軟質ポリマーの増加によって減少したと考えている．条件を最適化したPMMA濃度が2 %で浸漬時間30分でコーティングした膜は，優れた超撥水性と超親油性を示した．スクラッチ試験機を用いて機械的強度も調べた．PMMA高分子を含まないシリカコーティングでは，機械的安定性は低く，わずか1.1 mNの荷重をかけただけでも簡単に膜が剥がれた．一方，PMMA濃度を2%でコーティングした膜はおよそ2倍の2.8 mNの荷重まで耐えることができた．また，シリカ中のPMMA濃度は機械的特性の影響を及ぼすだけではなく，光学特性にも大きく関わり，PMMA濃度が高くなると光透過性が向上した．総じて，シリカなど無機膜に含まれるポリマー添加量が少量であれば，複合膜の特性，特に疎水性，機械的耐久性及び光学的透明性は向上することがわかった．

The structure and chemical composition of the lotus leaf surface are similar to those of the high water drop contact angle and the low water drop contact angle. Translucency, durability and durability of PMMA composite materials used in the middle of the market, the use of ultra-hydrophobic materials. PMMA concentration is less than 2%, immersion time is less than 30 minutes, contact angle of water drop is less than 20 minutes. Immersion time is 1 minute. Immersion time is 1 minute. Immersion time: 15 minutes. The porous structure is formed on the surface of the film. The growth of the substrate surface begins. The contact angle of water drop is below 150° and the state of Wenzel is below 150°. The immersion time is 30 minutes or more. Also, the PMMA concentration is between 4% and 6% and the contact angle of water droplets is low. The structure of soft particles is composed of concave and convex structures. The optimum conditions are PMMA concentration of 2%, immersion time of 30 min, and excellent water repellency and lipophilicity. The mechanical stability of PMMA polymer is low, and the load of 1.1 mN is low. One side, PMMA concentration is 2% The PMMA concentration in the PMMA solution affects the mechanical properties and optical properties. The PMMA concentration increases the optical transmittance. The inorganic film contains only a small amount of impurities, and the characteristics of the composite film are especially water resistance, mechanical durability and optical transparency.

项目成果

Photocatalytic TiO2 Coatings on Polycarbonate Sheets for Self-cleaning Applications

用于自清洁应用的聚碳酸酯板上的光催化 TiO2 涂层

• 发表时间: 2014
• 作者: Sanjay S. Latthe;Chiaki Terashima;Kazuya Nakata and Akira Fujishima
• 通讯作者: Kazuya Nakata and Akira Fujishima

Self-cleaning and superhydrophobic CuO coating by jet-nebulizer spray pyrolysis technique

• DOI: 10.1039/c5ce00177c
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: S. S. Latthe-S.;P. Sudhagar;C. Ravidhas;A. Christy;D. Kirubakaran;R. Venkatesh;A. Devadoss;C. Terashima;K. Nakata;A. Fujishima

Transparent, Adherent, and Photocatalytic SiO2-TiO2 Coatings on Polycarbonate for Self-Cleaning Applications

• DOI: 10.3390/coatings4030497
• 发表时间: 2014-09-01
• 期刊: COATINGS
• 影响因子: 3.4
• 作者: Latthe, Sanjay S.;Liu, Shanhu;Fujishima, Akira
• 通讯作者: Fujishima, Akira

Transparent and Durable Water Repellent Coatings for Self-cleaning Applications

适用于自清洁应用的透明耐用防水涂层

• 发表时间: 2014
• 作者: Sanjay S. Latthe;Chiaki Terashima;Kazuya Nakata and Akira Fujishima
• 通讯作者: Kazuya Nakata and Akira Fujishima

Self-cleaning TiO_2 coatings on polycarbonate

聚碳酸酯上的自清洁 TiO_2 涂层

• 发表时间: 2014
• 作者: Sanjay LATTHE;Chiaki TERASHIMA;Kazuya;NAKATA;Akira;FUJISHIMA
• 通讯作者: FUJISHIMA