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什么是納米涂層、納米防水涂層?

發(fā)布時(shí)間:2016-05-18 11:46:30

納米涂層指納米級(jí)先進(jìn)工藝制備的涂層材料,是一種科技含量高的納米涂層技術(shù)。這種高科技納米涂層不僅環(huán)保,還可以緩慢釋放出一種物質(zhì),降解室內(nèi)甲醛、二甲苯等有害物質(zhì),極細(xì)微的納米結(jié)構(gòu)還可以形成一層透氣保護(hù)膜,有效降低物體表面能量,如同荷葉表面一樣,可以達(dá)到超高疏水的效果,從而達(dá)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(chǎn)品PCB板,可以有效的疏水,防止水氣、汗水對(duì)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(jù)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(gòu)成的復(fù)合體系,稱0—0復(fù)合;添加納米材料的復(fù)合體系,稱為O—2復(fù)合。

完全的納米材料涂層離商業(yè)化尚有相當(dāng)一段距離,只有在軍事上有所應(yīng)用。但借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù),添加納米材料,可使傳統(tǒng)涂層的功能得到飛躍提高,技術(shù)上勿需增加太大的成本。這種納米添加的復(fù)合體系涂層很快就可走向市場展示出強(qiáng)勁的應(yīng)用勢頭。比如現(xiàn)在的藍(lán)牙運(yùn)動(dòng)耳機(jī)、智能水杯、鍵盤、電子煙等產(chǎn)品已先知先覺可以批量應(yīng)用,各種材料的納米涂層也開始逐步涌現(xiàn),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(xiàn)有的涂層技術(shù),針對(duì)涂層的性能,添加納米材料,都可以獲得納米復(fù)合體系涂層。納米涂層的實(shí)施對(duì)象既可以是傳統(tǒng)材料基體,也可以是粉末顆粒或是纖維,用于表面修飾、包覆、改性或增添新的特性。


產(chǎn)生與功用

凡是傳統(tǒng)表面涂層技術(shù),都可以用來或者稍加改造,實(shí)現(xiàn)納米材料復(fù)合涂層。

在硬度高的,耐磨涂層中添加納米相,可進(jìn)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(dá)到減小摩擦系數(shù)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(fù)合C60,巴基管等,制備出超級(jí)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(kuò)散,改善了氧化層的生長機(jī)制和力學(xué)性質(zhì)。

納米材料涂層可以提高基體的腐蝕防護(hù)能力,達(dá)到表面修飾、裝飾目的。在油漆或涂料中加入納米顆粒,可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力,能夠耐大氣,紫外線侵害,從而實(shí)現(xiàn)防降解,防變色等功效;另外,還可以在建材產(chǎn)品,如衛(wèi)生潔具、室內(nèi)空間、用具等中運(yùn)用納米材料涂層,產(chǎn)生殺菌、保潔效果。

納米材料涂層具有廣泛變化的光學(xué)性能。它的光學(xué)透射譜可從紫外波段一直延伸到遠(yuǎn)紅外波段。納米多層組合涂層經(jīng)過處理后在可見光范圍內(nèi)出現(xiàn)熒光,用于多種光學(xué)應(yīng)用需要,如傳感器等器件。在各種標(biāo)牌表面施以納米材料涂層,成為發(fā)光、反光標(biāo)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(yīng),產(chǎn)生特殊的防偽,識(shí)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(chǎn)品表面上涂納米材料涂層,可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果,產(chǎn)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(jīng)過納米復(fù)合的涂層,具有優(yōu)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(dǎo)體性質(zhì)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(jié)構(gòu)的多層膜系統(tǒng)產(chǎn)生巨磁阻效應(yīng),可望作為應(yīng)用于存儲(chǔ)系統(tǒng)中的讀出磁頭。

新型納米涂層

美國密歇根大學(xué)和空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)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(wǎng)或織物上,其表面可形成一種對(duì)液體的彈力。用這種布料做成的衣物不僅超級(jí)抗污染,保護(hù)穿著者免受化學(xué)藥品傷害,還可能開發(fā)出用于船舶的先進(jìn)防水涂料,大大減少水流對(duì)船只的拖曳。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《美國化學(xué)協(xié)會(huì)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(fā)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(guān)。

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(duì)液體形成斥力。研究人員指出,這種材料的化學(xué)成分固然重要,但更重要的是它的紋理。無論用在什么物質(zhì)表面,它都能緊緊纏附在孔狀結(jié)構(gòu)上,由此就在這些孔中形成了更加精細(xì)的網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)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(xì)絲,因此大大減少了分子間的作用力。“當(dāng)兩種材料靠得足夠近時(shí),彼此會(huì)受對(duì)方所帶正電或負(fù)電荷的影響。如果是固液接觸,液體就會(huì)進(jìn)入固體并形成擴(kuò)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(xué)材料科學(xué)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(huì)立刻彈開,而不會(huì)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(jī)酸、有機(jī)堿和多種溶劑滴在上面,會(huì)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(shí)驗(yàn)了100多種液體,只有冰箱、空調(diào)中所用的兩種氯氟烴能滲透涂層。在實(shí)驗(yàn)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(yīng)用方向是PCBA電路板防水防鹽霧,性能遠(yuǎn)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(xué)鍍)、浸泡等多種方法。

氣相沉積:采用化學(xué)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(jié)構(gòu)涂層的主要優(yōu)點(diǎn)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(fù)合涂層等。


納米涂裝:在普通的涂料中,添加適當(dāng)?shù)募{米顆粒,可以大幅度提高涂料的懸浮穩(wěn)定性、耐水洗性、附著力、光潔度、抗老化性等,并可同時(shí)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?yàn)榻萃垦b會(huì)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(xù)器導(dǎo)電,浸泡5秒取出后自然晾干即可,深受用戶歡迎。

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