【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有微纳结构的高吸光超疏水材料，还涉及上述高吸光超疏水材料的制备方法及含上述材料的疏水涂料。
技术介绍
1、太阳能是一种无污染、可以重复利用的能源，利用其最基本的方式是通过光热转换。光热转换材料可以将光能有效转化为热能。其中，光-热转化材料在保温毯上应用，可以帮助实现野外生存和紧急救援等情况下的生命和财产保障，应用前景十分广阔。但久而久之，这些材料表面会产生大量霉菌和水垢，从而影响其进一步的使用。
2、现有的集热超疏水涂层，如孙鹏等以碳黑为光热转换材料、pdms为柔性基底，利用光刻与模版法相结合成功制备出具有良好柔韧性的pdms/碳黑光热超疏水薄膜，该薄膜水接触角达到151.1°，具有超疏水性质，但吸光度仅为88.2％，并非十分理想。李回归等人通过在基材表面喷涂环氧树脂作为黏合剂，然后喷涂炭黑纳米粒子、聚二甲基硅氧烷(pdms)以及十七氟癸基三乙氧基硅烷(pfdtes)的共混液制备一种炭黑/pdms光热超疏水涂层，涂层表面的水滴接触角高达161°，但在不锈钢基底上于一个太阳光强下的平衡温度仅为72.3°，仍有提高空间；wu等人用蜡烛烟灰、二氧化硅外壳和聚二甲基硅氧烷(pdms)制备pscs光热超疏水表面，得到的pscs表面接触角为163±1°，但在一个太阳光强下，涂层升温53°，集热性能并非十分优异。通过上述可知，目前制备的集热超疏水涂层，主要依靠pdms等高分子实现疏水性能，依靠炭黑等材料实现集热性能。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的
2、技术方案：本专利技术所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料，材料的微观形貌为：多个纳米级的针状结构有序排列形成微米级的花状结构；纳米级的针状结构以四氧化三钴为基体，基体中掺杂有锰和镍。
3、其中，纳米级的针状结构(纳米针)的粒径为15～30nm，微米级的花状结构的粒径为2～5μm。
4、上述具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，包括如下步骤：
5、(1)将三种不同的金属盐、结构导向剂、ph调节剂在溶解液中搅拌溶解，得到前驱体溶液；所述三种金属盐为镍盐、锰盐和钴盐；其中，按摩尔质量计，镍盐、锰盐和钴盐的化学计量比为3：2：5；
6、(2)将前驱体溶液置于高压反应釜中高温反应后，经水洗、干燥，得到前驱体；
7、(3)将前驱体置于马弗炉中高温退火煅烧，得到具有微纳米分级结构的材料。
8、其中，步骤(1)中，所述结构导向剂为十六烷基三甲基溴化铵或六次甲基四胺，结构导向剂的加入量为固体物料总质量的4～6％；所述ph调节剂为尿素，ph调节剂的加入量为固体物料总质量的3～6％；所述溶解液由体积比为2：1的去离子水和乙二醇组成。
9、其中，步骤(2)中，反应温度为120～160℃，反应时间为10～14h。
10、其中，步骤(3)中，煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为2～4h。
11、含上述金属基材料的疏水涂料，由如下质量份数的组分组成：金属基材料1份、树脂2份；固化剂0.125份、助剂0.2份和有机溶剂9.35～9.45份。
12、其中，所述树脂为改性有机硅树脂或氟碳树脂；所述固化剂为酚醛胺固化剂；所述助剂为硅烷偶联剂；所述有机溶剂为无水乙醇和乙酸丁酯按体积比为3：8的组合。
13、基于上述疏水涂料形成涂层的方法，具体为：将配方量的金属基材料、树脂、固化剂和助剂加入到有机溶剂中搅拌溶解后得到涂料；采用喷涂方式，将涂料喷涂到已处理过的基板上形成涂层，将涂层在室温下表面干燥后放入烘箱中固化，制得涂层。
14、其中，固化温度为50～80℃，固化时间为4～8h。
15、有益效果：相比于现有技术，本专利技术具有如下显著的优点：本专利技术制得的金属基粉体材料具有仿荷叶的微纳结构，材料的微米级花状结构由纳米针阵列疏松有序排布而成，通过纳米针阵列疏松有序分布使材料具有更高的比表面积和更多的光接触位点，同时光在纳米针之间多次反射吸收，实现高吸收率，进而大幅提高材料的光热转换效率；(2)同时本专利技术制得的金属基粉体材料具有仿荷叶的微纳结构，即粉体材料同时包含纳米级的针状结构和微米级的花状结构，纳米级针状结构和微米级花状结构分别类似荷叶的纳米绒毛和微米乳突，通过这种微纳米结构的组合使材料具有良好的超疏水性能；(3)本专利技术将改性有机硅树脂或氟碳树脂与高吸光度的仿荷叶微纳结构粉末材料组合，能够得到兼具高吸光度与超疏水性能的涂层(由于涂层表面保留了粉体材料的微米级乳突，实现了兼具高吸光度以及超疏水性能)，本专利技术制得的涂层吸光度达到97.24％，水接触角达到155°，可以涂覆在金属、织物、塑料、木材等多种基体上使用。
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1.一种具有微纳结构的高吸光超疏水材料，其特征在于，材料的微观形貌为：多个纳米级的针状结构有序排列形成微米级的花状结构；纳米级的针状结构以四氧化三钴为基体，基体中掺杂有锰和镍。
2.根据权利要求1所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料，其特征在于：纳米级的针状结构的粒径为15～30nm，微米级的花状结构的粒径为2～5μm。
3.权利要求1所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述结构导向剂为十六烷基三甲基溴化铵或六次甲基四胺，结构导向剂的加入量为固体物料总质量的4～6％；所述pH调节剂为尿素，pH调节剂的加入量为固体物料总质量的3～6％；所述溶解液由体积比为2：1的去离子水和乙二醇组成。
5.根据权利要求3所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，反应温度为120～160℃，反应时间为10～14h。
6.根据权利要求3所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法
7.含权利要求1所述的材料的疏水涂料，其特征在于，所述涂料由如下质量份数的组分组成：金属基材料1份、树脂2份；固化剂0.125份、助剂0.2份和有机溶剂9.35～9.45份。
8.根据权利要求7所述的疏水涂料，其特征在于：所述树脂为改性有机硅树脂或氟碳树脂；所述固化剂为酚醛胺固化剂；所述助剂为硅烷偶联剂；所述有机溶剂为无水乙醇和乙酸丁酯按体积比为3：8的组合。
9.基于权利要求7所述的疏水涂料形成涂层的方法，其特征在于，具体为：将配方量的金属基材料、树脂、固化剂和助剂加入到有机溶剂中搅拌溶解后得到涂料；采用喷涂方式，将涂料喷涂到已处理过的基板上形成涂层，将涂层在室温下表面干燥后在高温下固化，得到涂层。
10.根据权利要求9所述的疏水涂料形成涂层的方法，其特征在于：固化温度为50～80℃，固化时间为4～8h。
...【技术特征摘要】
1.一种具有微纳结构的高吸光超疏水材料，其特征在于，材料的微观形貌为：多个纳米级的针状结构有序排列形成微米级的花状结构；纳米级的针状结构以四氧化三钴为基体，基体中掺杂有锰和镍。
2.根据权利要求1所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料，其特征在于：纳米级的针状结构的粒径为15～30nm，微米级的花状结构的粒径为2～5μm。
3.权利要求1所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述结构导向剂为十六烷基三甲基溴化铵或六次甲基四胺，结构导向剂的加入量为固体物料总质量的4～6％；所述ph调节剂为尿素，ph调节剂的加入量为固体物料总质量的3～6％；所述溶解液由体积比为2：1的去离子水和乙二醇组成。
5.根据权利要求3所述的具有微纳结构的高吸光超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，反应温度为120～160℃，反应时间为10～14h。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭淑娟，周卓婷，姬广斌，唐嘉萌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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