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什么是納米涂層、納米防水涂層?

發布時間:2016-05-18 11:46:30

納米涂層指納米級先進工藝制備的涂層材料,是一種科技含量高的納米涂層技術。這種高科技納米涂層不僅環保,還可以緩慢釋放出一種物質,降解室內甲醛、二甲苯等有害物質,極細微的納米結構還可以形成一層透氣保護膜,有效降低物體表面能量,如同荷葉表面一樣,可以達到超高疏水的效果,從而達到防水防腐蝕防油污的目的。納米防水涂層只是眾多納米類涂層中的一種存在形式,更多的是使用在電子產品PCB板,可以有效的疏水,防止水氣、汗水對電子元器件的侵蝕。

電路板納米防水防腐蝕涂層材料


納米涂層的組成

根據納米涂層的組成將其分為三類:完全為一種納米材料體系、兩種(或以上)納米材料構成的復合體系,稱0—0復合;添加納米材料的復合體系,稱為O—2復合。

完全的納米材料涂層離商業化尚有相當一段距離,只有在軍事上有所應用。但借助于傳統的涂層技術,添加納米材料,可使傳統涂層的功能得到飛躍提高,技術上勿需增加太大的成本。這種納米添加的復合體系涂層很快就可走向市場展示出強勁的應用勢頭。比如現在的藍牙運動耳機、智能水杯、鍵盤、電子煙等產品已先知先覺可以批量應用,各種材料的納米涂層也開始逐步涌現,比如深圳青山新材的TIS納米涂層在電路板防水防潮防腐蝕防鹽霧方面的已廣泛被使用。

利用現有的涂層技術,針對涂層的性能,添加納米材料,都可以獲得納米復合體系涂層。納米涂層的實施對象既可以是傳統材料基體,也可以是粉末顆?;蚴抢w維,用于表面修飾、包覆、改性或增添新的特性。


產生與功用

凡是傳統表面涂層技術,都可以用來或者稍加改造,實現納米材料復合涂層。

在硬度高的,耐磨涂層中添加納米相,可進一步提高涂層的硬度和耐磨性能,并保持較高的韌性。

將納米顆粒加入到表面涂層中,可以達到減小摩擦系數的效果,形成自潤滑材料,甚至獲得超潤滑功能。在一些涂層中復合C60,巴基管等,制備出超級潤滑新材料。涂層中引入納米材料,可顯著地提高材料的耐高溫、抗氧化性。如,在Ni的表面沉積納米Ni-La203涂層,由于納米顆粒的作用,阻止了鎳離子的短路擴散,改善了氧化層的生長機制和力學性質。

納米材料涂層可以提高基體的腐蝕防護能力,達到表面修飾、裝飾目的。在油漆或涂料中加入納米顆粒,可進一步提高其防護能力,能夠耐大氣,紫外線侵害,從而實現防降解,防變色等功效;另外,還可以在建材產品,如衛生潔具、室內空間、用具等中運用納米材料涂層,產生殺菌、保潔效果。

納米材料涂層具有廣泛變化的光學性能。它的光學透射譜可從紫外波段一直延伸到遠紅外波段。納米多層組合涂層經過處理后在可見光范圍內出現熒光,用于多種光學應用需要,如傳感器等器件。在各種標牌表面施以納米材料涂層,成為發光、反光標牌;改變納米涂層的組成和特性,得到光致變色,溫致變色,電致變色等效應,產生特殊的防偽,識別手段。80nm的氧化釔可作為紅外屏蔽涂層,反射熱的效率很高。在諸如玻璃等產品表面上涂納米材料涂層,可以達到減少光的透射和熱傳遞效果,產生隔熱作用;在涂料中加入納米材料,能夠起到阻燃,隔熱,起到防火作用。

經過納米復合的涂層,具有優異的電磁性能,利用納米粒子涂料形成的涂層具有良好的吸波能力,能用于隱身涂層。納米氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵和氧化鋅等具有半導體性質的粒子,加入到樹脂中形成涂層,有很好的靜電屏蔽性能;80nm的欽酸鋇可作為高介電絕緣涂層,40nm的四氧化三鐵能用于磁性涂層;納米結構的多層膜系統產生巨磁阻效應,可望作為應用于存儲系統中的讀出磁頭。

新型納米涂層

美國密歇根大學和空軍研究實驗室合作開發出一種新型納米涂層材料,其中95%以上是空氣,能排斥上百種液體。用這種材料涂在紗網或織物上,其表面可形成一種對液體的彈力。用這種布料做成的衣物不僅超級抗污染,保護穿著者免受化學藥品傷害,還可能開發出用于船舶的先進防水涂料,大大減少水流對船只的拖曳。相關論文發表在最近出版的《美國化學協會雜志》上。 這種涂層排斥的一類液體叫做“非牛頓流體”,包括洗發劑、蛋奶醬、血液、油漆涂料、黏土、打印墨水等,這類液體的黏性取決于它們所受的力。而牛頓流體,如水等,其黏度與自身受力無關。

研究人員將這種納米涂層稱為“超全恐液面”,是一種叫做“聚二甲硅氧烷”的彈性塑料粒子混合物,能從立方納米的尺度對液體形成斥力。研究人員指出,這種材料的化學成分固然重要,但更重要的是它的紋理。無論用在什么物質表面,它都能緊緊纏附在孔狀結構上,由此就在這些孔中形成了更加精細的網。這種結構也意味著涂層中95%—99%的部分形成了氣袋,所以接觸該涂層的任何液體,幾乎都無法觸及它的固體表面。由于液體只能接觸到織物涂層表面的細絲,因此大大減少了分子間的作用力?!爱攦煞N材料靠得足夠近時,彼此會受對方所帶正電或負電荷的影響。如果是固液接觸,液體就會進入固體并形成擴散。這種納米涂層使固體表面和液滴之間的相互作用大大減小?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、密歇根大學材料科學與工程副教授阿妮斯·圖蒂亞說,“幾乎任何液體滴到上面都會立刻彈開,而不會形成浸潤。目前也有其他相似的防液材料,但把一些表面張力很低的液體如油、酒精、有機酸、有機堿和多種溶劑滴在上面,會有些黏附并四下流散,這種效果并不是我們想要的?!毖芯咳藛T實驗了100多種液體,只有冰箱、空調中所用的兩種氯氟烴能滲透涂層。在實驗室,他們演示了該涂層能排斥咖啡、醬油、植物油、鹽酸和硫酸,避免了衣物污染和皮膚燒傷。圖迪亞說,它還能排斥汽油和多種酒精,“迄今為止,還沒人演示過低表面張力非牛頓流體的彈性”。青山新材的電路板納米防水防腐蝕涂層材料也是源自日本,主要成份是氟素,主要應用方向是PCBA電路板防水防鹽霧,性能遠超同類納米涂層材料。


納米涂層制備工藝

納米涂層的制造方法主要包括氣相沉積、各類噴涂(含常溫噴涂、火焰噴涂和等離子噴涂等)、鍍覆(含電鍍和化學鍍)、浸泡等多種方法。

氣相沉積:采用化學或物理氣相沉積法可以在基體表面上形成納米薄膜或得到納米涂層。


納米噴涂:熱噴涂方法制備納米結構涂層的主要優點是工藝簡單,涂層和基體選擇范圍大,涂層厚度變化范圍大,沉積率高,容易形成復合涂層等。


納米涂裝:在普通的涂料中,添加適當的納米顆粒,可以大幅度提高涂料的懸浮穩定性、耐水洗性、附著力、光潔度、抗老化性等,并可同時得到一些特殊性能如光催光、吸收電磁波、防靜電等。


浸泡涂裝:這種方式非常適合在PCB電路板上涂納米涂層,因為浸泡涂裝會很均勻,而且涂層很完整,比如青山新材TIS納米防水涂層在涂完后甚至不影響連續器導電,浸泡5秒取出后自然晾干即可,深受用戶歡迎。

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