研究目的
制备可扩展、低成本且具有自修复超疏水性的光热转换涂层,用于高效太阳能蒸汽生成,以解决现有材料存在的污染、损伤及高成本问题。
研究成果
BCP7涂层具有高效的光热转换、自清洁和自修复超疏水性,在偏远地区淡水生产方面具有潜力。它们成本低廉、可扩展且耐用,为太阳能蒸汽生成应用提供了一种前景广阔的解决方案。
研究不足
该研究采用模拟太阳光和受控实验室条件;现实环境中的变化(如阳光波动、风力)可能影响性能。超过56小时的长期耐久性尚未充分测试。工业化规模的可行性尚未得到证实。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过在玻璃、塑料和木材等多种基底上喷涂蜂蜡、多壁碳纳米管(MCNTs)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的混合物来制备涂层。该设计灵感来自荷叶的自修复超疏水性。
2:样品选择与数据来源:
基底包括玻璃、塑料和木材。材料按原样使用,海水取自渤海。
3:实验设备与材料清单:
设备包括喷枪(Infinity CRplus,Harder & Steenbeck)、扫描电子显微镜(XL30 ESEM FEG)、接触角测量仪(DSA10-MK2,Kruess)、紫外-可见分光光度计(UV-3600,岛津)、热像仪(Testo 869)、四探针测试仪(RTS-8,四探针科技)、等离子清洗机(YZD08-5C)、直流电源(KXN-305D,赵鑫电子)、表面轮廓仪(Dektak 150)、激光闪光分析仪(LFA 1000,林赛斯)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES,安捷伦725)。材料包括PDMS(Sylgard 184,道康宁)、MCNTs(型号TNIM 4,成都有机化学)、蜂蜡、四氢呋喃和去离子水。
4:9)、四探针测试仪(RTS-8,四探针科技)、等离子清洗机(YZD08-5C)、直流电源(KXN-305D,赵鑫电子)、表面轮廓仪(Dektak 150)、激光闪光分析仪(LFA 1000,林赛斯)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES,安捷伦725)。材料包括PDMS(Sylgard 184,道康宁)、MCNTs(型号TNIM 4,成都有机化学)、蜂蜡、四氢呋喃和去离子水。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:将分散混合物喷涂到基底上,在50°C下干燥,并重复多个周期。在不同条件下(如浸入腐蚀性溶液、等离子体刻蚀)对涂层的厚度、粗糙度、润湿性、导电性、光吸收、光热性能、蒸汽生成、自清洁和自修复能力进行表征。
5:数据分析方法:
使用上述仪器分析数据;太阳能热转换效率通过涉及蒸发潜热和光功率的方程计算。
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获取完整内容-
PDMS
Sylgard 184
Dow Corning
Used as a matrix material in the coating mixture to provide mechanical stability and low surface energy.
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UV-Vis Spectrophotometer
UV-3600
Shimadzu
Measure reflection and transmission spectra of the coatings.
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Surface Profiler
Dektak 150
Veeco
Measure thickness and roughness of the coatings.
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ICP-OES
Agilent 725
Agilent
Characterize ion concentrations in fresh water.
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MCNTs
TNIM 4
Chengdu Organic Chemicals
Provide conductivity and photothermal conversion ability in the coatings.
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Spray Gun
Infinity CRplus
Harder & Steenbeck
Used for spray coating the dispersion mixture onto substrates.
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SEM
XL30 ESEM FEG
Used for imaging the surface morphology of the coatings.
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Contact Angle Goniometer
DSA10-MK2
Kruess
Measure water contact angles and sliding angles on the coatings.
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Thermal Imager
Testo 869
Testo AG
Monitor temperature changes during photothermal and electrothermal experiments.
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Four-Point Probe
RTS-8
Four Probe Tech.
Measure sheet resistance of the coatings.
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Plasma Cleaner
YZD08-5C
Used for O2 plasma etching to simulate oxidative damage.
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DC Power Supply
KXN-305D
ZhaoXin Electronic
Provide DC current for electrothermal experiments.
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Laser Flash Analyzer
LFA 1000
Linseis
Measure thermal conductivity of the coatings.
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