本发明专利技术公开了一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜及其制备方法，该柔性自清洁覆膜包括介电层、支撑层、电极层和自清洁层。通过静电吸附的方法粘附玻璃表面，整体保持良好的变形能力，对任意玻璃表面保持共形粘附，从而对玻璃表面进行超疏水改性，大大降低玻璃表面清洁的时间和成本。通过柔性材料制备的自清洁覆膜，整体保持良好的变形能力，使得其能够与任意玻璃表面保持共形粘附，适用性高；电极层采用兼具流动性和高导电率的液态金属制作，使得该柔性自清洁覆膜即使在拉伸状态下也能和介电层形成稳定的静电吸附效应；自清洁层采用超疏水结构或者材料，起到自清洁的作用。起到自清洁的作用。起到自清洁的作用。
【技术实现步骤摘要】
一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜及其制备方法
[0001]本专利技术属于柔性自清洁覆膜
，涉及一种可粘附玻璃表面的自清洁覆膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]玻璃被广泛应用于建材家居和汽车等领域，长期暴露于室外容易导致玻璃表面被污染，需要定期进行清洁。玻璃的清洁不仅是日常生活中一项繁重的劳动，而且高层建筑的玻璃窗/幕墙更是需要通过吊装的方式进行清洁，成本高、危险系数大。具有自清洁功能的玻璃能够保持玻璃表面亮丽如新，大大降低了玻璃清洁的时间和成本，在建筑窗户、汽车玻璃和光伏建筑一体化等领域具有广泛的应用前景。
[0003]目前，在玻璃生产过程中添加二氧化钛可以获得自清洁玻璃，Sanderson等[46th annual society of vacuum coaters technical conference， 2003]采用化学沉积法制备了二氧化钛基自清洁玻璃，但改变了玻璃基质原有的属性，相比较而言，在玻璃表面形成疏水功能层应用范围更广。为此，公告号为CN109553308A的专利技术专利采用真空镀膜工艺在玻璃表面形成了碳化硅基疏水层，公告号为CN109678359B的专利技术专利制备了一种玻璃疏水剂用于玻璃表面自清洁处理，这些方法普遍存在着成膜工艺或者制备流程复杂等难题。公开号为CN108383394A的专利技术专利提出一种隔热自清洁玻璃膜的制备方法，涂覆于玻璃表面，固化干燥后可实现自清洁的功能，但是这种自清洁膜粘附效果容易受环境影响，而且自清洁膜难以替换和进行大规模贴敷。
[0004]目前已经公开的实现玻璃表面自清洁功能的方法还存在如下问题：（1）对玻璃本身进行改性实现自清洁性，这种方法适用范围有限，不宜在家居建筑等领域的推广；（2）在玻璃表面制备疏水改性层，目前主要依赖复杂的工艺、制备成本高，或者改性层与玻璃粘附效果差、受环境影响大，脱模困难。
[0005]因此，有必要提出一种可通过简单的工艺方法获得的，能够粘附在任意玻璃表面的柔性自清洁覆膜，利于推广应用。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可粘附任意玻璃表面的柔性自清洁覆膜及其制备方法，该柔性自清洁覆膜能够与任意形状和性质的玻璃表面保持共形黏附，从而增加玻璃表面疏水性和自清洁能力，同时提供该柔性自清洁覆膜的简单易实现的制造方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了这样一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，包括：介电层，所述介电层位于最下层，由柔性材料制备而成，与玻璃的表面直接接触，用于粘附在玻璃表面；支撑层，所述支撑层位于所述介电层之上；
电极层，所述电极层以所述支撑层为沉积的基底，能够稳定的粘附在支撑层上，所述电极层与介电层共同作用起到静电吸附的效果，静电吸附具有能耗小、噪声低、抗污染和基底适用范围广等优点；自清洁层，所述自清洁层位于所述电极层之上，所述自清洁层为具有超疏水性的薄膜，起到自清洁的作用。
[0008]作为本专利技术的一些实施例，所述超疏水性的薄膜由掺杂纳米颗粒的自清洁复合材料或表面具有自清洁微纳结构的薄膜制备而成。
[0009]该可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜具有良好的变形能力，能够通过静电吸附方式对任意形状和性质的玻璃表面进行粘附，从而对玻璃表面进行疏水性调控，达到自清洁的目的。
[0010]作为本专利技术的一些实施例，所述具有自清洁微纳结构的薄膜为上表面具有仿荷叶表面的微结构的薄膜。
[0011]作为本专利技术的一些实施例，所述介电层由柔性硅胶聚合物制备而成，优选采用热塑性聚氨酯橡胶（TPU）、铂金固化硅胶（Ecoflex）、PDMS、PU或SEBS等制备，弹性模量低（Mpa级别），延展性好，可以和玻璃基底保持良好的共形贴附，具有很高的介电系数，可通过倒模成形方法制备，需要说明的是，介电层的成形方式不局限于倒模。
[0012]作为本专利技术的一些实施例，所述支撑层为薄膜结构或者微纳米多孔结构，能够和电极层形成良好的界面连接强度，优选使用氧化石墨烯（GO）和柔性硅胶聚合物的复合材料制备而成，可通过倒模、静电纺丝或者激光制备，当然，支撑层的制备方式并不局限于倒模、静电纺丝或者激光。
[0013]作为本专利技术的一些实施例，所述电极层为共面双极性电极结构，优选采用矩形梳齿电极或者同心圆形梳齿电极，使得电极层能够兼具良好的导电性和可延展性，以保证共形黏附时的导电能力，所述电极层为镓基液态合金，优选采用镓铟锡液态金属合金制备而成，可通过直写打印或丝网印刷制备，需要说明的是，电极层的制备方式不局限于直写打印或丝网印刷。
[0014]作为本专利技术的一些实施例，所述自清洁层位于最上层，起到自清洁的作用，接触角大于155
°
；可通过倒模或者激光刻蚀制备，需要说明的是，自清洁层的制备方式不局限于倒模或者激光刻蚀。
[0015]作为本专利技术的一些实施例，所述介电层、支撑层、电极层和自清洁层可为同质材料或者不同质材料制备，需保持良好的界面连接，并且弹性模量相差不大（都保持在Mpa级别），在拉伸时保证结构或者性能不被破坏。
[0016]本专利技术还提供了一种制备如上述可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜的方法，包括以下步骤：S1、支撑层的制备：先将GO粉末溶解在二甲基乙酰胺（DMAC）中，加入TPU后磁力搅拌得到GO/TPU的前驱体混合溶液，然后利用该前驱体混合溶液制备GO/TPU复合薄膜，以此作为支撑层；S2、电极层的制备：将液态金属按预定的图案沉积在支撑层上，形成电极层，液态金属与GO富含的
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OH官能团形成氢键，从而可黏附支撑层；S3、介电层的制备：将Ecoflex通过正己烷稀释后采用模板法集成到支撑层之下，
或将TPU颗粒溶解在DMAC中制备TPU薄膜，然后通过键合工艺集成到支撑层之下；S4、自清洁层的制备：将Ecoflex通过正己烷稀释后采用模板法集成到电极层之上形成Ecoflex膜，并通过激光刻蚀的方式在Ecoflex膜上制备仿荷叶表面的微结构，或将TPU颗粒溶解在DMAC中制备TPU薄膜，通过激光刻蚀的方式在TPU薄膜上表面制备仿荷叶表面的微结构，然后通过键合工艺集成到电极层之上，或将二氧化钛粉末溶解在DMAC中，加入TPU后制备混合有二氧化钛的TPU复合薄膜，然后通过键合工艺集成到电极层之上。
[0017]作为本专利技术的一些实施例，在步骤S1中：先将GO粉末通过超声的方式溶解在DMAC中，加入TPU后磁力搅拌3h得到0.5%的GO/TPU的前驱体混合溶液；然后将该前驱体混合溶液装入注射器中通过静电纺丝工艺制备GO/TPU纳米纤维复合薄膜，或将该前驱体混合溶液通过模板法制备GO/TPU复合薄膜，并以此作为支撑层。
[0018]其中，静电纺丝工艺为现有的成熟工艺技术，过程及原理在此不再赘述，其优选的工艺条件为：施加电压12kv，供液速率300ul/h，纺丝间距15cm。
[0019]作为本专利技术的一些实施例，在步骤S2中：将液态金属通过直写打印或丝网印刷工艺按预定的图案沉积在支撑层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，其特征在于，包括：介电层(1)，所述介电层(1)位于最下层，由柔性材料制备而成，与玻璃的表面直接接触，用于粘附在玻璃表面；支撑层(2)，所述支撑层(2)位于所述介电层(1)之上；电极层(3)，所述电极层(3)以所述支撑层(2)为沉积的基底，能够稳定的粘附在支撑层(2)上，所述电极层(3)与介电层(1)共同作用起到静电吸附的效果；自清洁层(4)，所述自清洁层(4)位于所述电极层(3)之上，所述自清洁层(4)为具有超疏水性的薄膜，起到自清洁的作用；其中，所述超疏水性的薄膜为掺杂纳米颗粒的自清洁复合材料薄膜或表面具有自清洁微纳结构的薄膜。2.根据权利要求1所述的一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，其特征在于，所述具有自清洁微纳结构的薄膜为上表面具有仿荷叶表面的微结构的薄膜。3.根据权利要求1所述的一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，其特征在于，所述介电层(1)由柔性硅胶聚合物制备而成；所述柔性硅胶聚合物为TPU、Ecoflex、PDMS、PU或SEBS。4.根据权利要求3所述的一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，其特征在于，所述支撑层(2)为能够和电极层(3)形成良好的界面连接强度的薄膜结构或者微纳米多孔结构，由GO和柔性硅胶聚合物的复合材料制备而成。5.根据权利要求1所述的一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，其特征在于，所述电极层(3)为镓基液态合金的共面双极性电极结构；所述共面双极性电极结构为矩形梳齿电极或者同心圆形梳齿电极，所述镓基液态合金为镓铟锡液态金属合金。6.一种可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜的制备方法，其特征在于，该方法用于制备如权利要求1～5任一所述的可粘附玻璃表面的柔性自清洁覆膜，包括以下步骤：S1、支撑层(2)的制备：先将GO粉末溶解在DMAC中，加入TPU后磁力搅拌得到GO/TPU的前驱体混合溶液，然后利用该前驱体混合溶液制备GO/TPU复合薄膜，以此作为支撑层(2)；S2、电极层(3)的制备：将液态金属按预定的图案沉积在支撑层(2)上，形成电极层(3)；S3、介电层(1)的制备：将Ecoflex通过正己烷稀释后采用模板法集成到支撑层(2)之下，或将TPU颗粒溶解在DMAC中制备TPU薄膜，然后通过键合工艺集成到支撑层(2)之下；S4、自清洁层(4)的制备：将Ecoflex通过正己烷稀释后采用模板法集成到电极层(3)之上形成Ecoflex膜，并通过激光刻蚀的方式在Ecofl...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴益根，曾德全，杨红云，
申请(专利权)人：江西源东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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