This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Эта рукопись предлагает способ мягкой химии развивать супергидрофобные и высоко ИК-отражающие полые стеклянные микросферы (HGM). Анатаза TiO 2 и супергидрофобный агент наносили на поверхности HGM в одну стадии. ТЮ и PFOTES были выбраны в качестве источника Ti и супергидрофобного агента, соответственно. Они оба были покрыты на HGM, и после гидротермального процесса, ТЕТ обратился к анатазу TiO 2. Таким образом, PFOTES / TiO 2 , покрытого готовили HGM (MCHGM). Для сравнения, PFOTES однослойной HGM (F-SCHGM) и TiO 2 , с одним покрытием HGM (Ti-SCHGM) были синтезированы , как хорошо. В PFOTES и TiO 2 покрытий на поверхности HGM были продемонстрированы с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), и энергии дисперсионного детектора (EDS) характеризации. MCHGM показал, угол контакта (выше 153 °), но более низкий угол скольжения (16 °), чем F-SCHGM, с контактным углом 141,26; и скользящий угол 67 °. Кроме того, как Ti-SCHGM и MCHGM отображаются близкие значения ИК отражательной способности, которые были около 5,8% выше, чем первоначальная HGM и F-SCHGM. Кроме того, покрытие PFOTES практически не изменилась теплопроводность. Поэтому F-SCHGM, с теплопроводностью 0,0479 Вт / (м · K), был совершенно как оригинальный HGM, который был 0,0475 Вт / (м · К). MCHGM и Ti-SCHGM также были сходны. Их тепловые значения проводимости были 0,0543 Вт / (м · К) и 0,0543 Вт / (м · К), соответственно. TiO 2 , покрытие немного увеличена теплопроводность, но с увеличением коэффициента отражения, общее свойство теплоизоляционного было увеличено. Наконец, так как свойство ИК-отражающая обеспечиваются покрытием HGM, если покрытие загрязненное, отражательная способность уменьшается. Таким образом, с супергидрофобным покрытием, поверхность защищена от обрастания, и его срок службы также продлевается.
Полые стеклянные микросферы (HGM) представляют собой неорганические материалы, размером от 10 до 100 мкм. Они обладают множеством полезных функций, таких как отличной дисперсии, высокая способность потока, низкой плотности, и превосходные теплоизолирующим свойствам 1, 2, 3, 4. Из – за их полую структуру, HGM имеет чрезвычайно низкую теплопроводность 10, 11. По этим причинам, они применяются во многих областях, в том числе авиационно – космической техники 5, разведки глубоководных 6, 7, хранения водорода 8, 9 и т.д. Тем не менее, они по- прежнему демонстрируют некоторые недостатки, такие как низкая прочность. Кроме того, ИК-свет способен передавать через HGM и нагревать объект позади. Thereforе, поверхностные модификации на HGM имеют важное значение для уменьшения излучательной теплопередачи. Эффективный метод является покрытие ИК-материал блокировки на поверхность HGM. В качестве полупроводника, TiO 2 , было использовано во многих областях, такие как фото-катализ 12, 13, развитие солнечных батарей, изготовление 14 датчика, экологических приложения 15 и 16 хранение энергии. Кроме того, он также показывает низкий коэффициент излучения в видимом свете и инфракрасном диапазоне 17, 18, 19. Таким образом, для наших целей, TiO 2 был благоразумный выбор из – за его относительно низкой ценой и высокой производительностью.
Однако покрытие довольно легко загрязнителями фол, который серьезно влияет на отражательную TiO 2. Отражательная должен постепенно снижать. Таким образом, Сельф-чистка покрытия имеет важное значение, чтобы предотвратить покрытие от обрастания и продлить время работы такого покрытия.
В этой рукописи, метод мягкой химии был использован для разработки супергидрофобного TiO 2 -покрытия HGM. Тетрабутилтитанат (ТЕТ) и 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) были выбраны в качестве источника Ti и супергидрофобного агента, соответственно. Они были гидролиз и осаждаются на поверхности HGM. Затем, после гидротермального процесса, анатаз TiO 2 , сформированный на поверхности HGM, а сверхгидрофобные свойства оставались. Для сравнения, PFOTES однослойной HGM (F-SCHGM) и TiO 2 , с одним покрытием HGM (Ti-SCHGM) были синтезированы , как хорошо. Схема синтеза показана на фиг.1.
В этой рукописи, критический шаг в протоколе является процесс гидротермального. Это влияет на формирование TiO 2, окончательный коэффициент отражения, и superhydrophobicity. Контроль температуры и время реакции, также весьма значительны. Если условия реакции изменяются, конечные продукты м…
The authors have nothing to disclose.
Работа, описанная в данной статье была поддержана грантом / инновационный фонд CII-HK поего. Дальнейшая поддержка была предоставлена Peacock плана Шэньчжэнь (KQTD2015071616442225) и китайским правительством программы «Тысяча талантов» (Y62HB31601). Кроме того, помощь от кафедры прикладной биологии и химической технологии Гонконгского политехнического университета и Научно-исследовательского института Политехнического университета Гонконга для устойчивого городского развития (RISUD) ценится.
HGM | Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science | N/A | N/A |
TBT | Sigma-Aldrich | CAS#: 5593-70-4 | Analytical grade |
Ethyl Alcohol | Sigma-Aldrich | CAS#: 64-17-5 | Analytical grade |
PFOTES | Sigma-Aldrich | CAS#: 51851-37-7 | 98% |