[发明专利]一种透明超疏水薄膜、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种透明超疏水薄膜、其制备方法及应用，透明超疏水薄膜包括氧化锌薄膜及负载在氧化锌薄膜表面的十六烷基三甲氧基硅烷薄膜所述透明超疏水薄膜的厚度在500~1000nm，可见光透光率为50~90%，与水的接触角在165°以上，与水的滚动角在2°以下。其制备方法包括S1采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备，然后进行锌薄膜退火处理，得到氧化锌薄膜；S2对S1得到的氧化锌薄膜进行修饰处理，得到透明超疏水薄膜。透明超疏水薄膜用于建筑外墙、车窗玻璃、光电器件或光学器件。该透明超疏水薄膜的表面具有纳米棒状结构，具有优异的超疏水性能、透光性能、自清洁性能和防雾性能，可提高在雨雪、大雾天气下玻璃表面的透光性及减少玻璃表面积污。

技术领域

本发明涉及透明超疏水薄膜制作技术领域，具体涉及一种透明超疏水薄膜、基于磁控溅射技术制备透明超疏水薄膜的方法以及透明超疏水薄膜的应用。

背景技术

超疏水表面因为具有优异的憎水性能，水滴能够轻易滚落并带走尘埃，因此具有自清洁性能。而透明超疏水表面由于具有高透明性能，有望在玻璃外墙、汽车玻璃、光伏组件表面等获得应用，利用其优异的憎水性能，使得上述表面具有自清洁性能，可以提高汽车行驶过程中挡风玻璃的视野清晰度、减少玻璃外墙的清洁工作量、提高光伏组件表面清洁度从而提高发电效率。

超疏水表面的制备需要在表面形成微纳米级的凸起结构，同时采用低表面能的化学试剂进行修饰降低表面的自由能。研究指出要使得薄膜具有优异的透光性能，需要严格控制表面凸起尺寸，使得其粗糙度不超过可见光波长的1/4。因此，需要制备过程中严格控制好表面凸起结构的尺寸。一方面，超疏水性能的形成需要在表面形成较大的粗糙度，但是较大的粗糙度又会降低透光率，因此，在制备过程中有效控制表面凸起结构的尺寸，调控表面粗糙度至关重要。

传统的制备透明超疏水表面的方法有溶胶-凝胶法、模板法、沉积法等。溶胶凝胶法和沉积法制备工艺复杂，且微观凸起结构往往不可控，膜基结合力较差。模板法需要预置模板，难以大面积应用。现有制备超疏水表面的方法具有以下问题：1、制备过程复杂，过程控制苛刻，薄膜一致性较差；2、膜基结合力不强，难以应用于建筑外墙、汽车玻璃表面等户外基体上。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的第一个目的是提供一种透明超疏水薄膜。

本发明的第二个目的是提供一种基于磁控溅射技术制备透明超疏水薄膜的方法。

本发明的第三个目的是提供透明超疏水薄膜的应用。

为实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种透明超疏水薄膜，所述透明超疏水薄膜包括氧化锌薄膜及负载在所述氧化锌薄膜表面的十六烷基三甲氧基硅烷薄膜； 所述透明超疏水薄膜的厚度在500~1000nm，可以选择500nm、530nm、550nm、580nm、600nm、630nm、650nm、680nm、700nm、730nm、750nm、780nm、800nm、830nm、850nm、870nm、900nm、930nm、950nm、970nm或1000nm，可见光透光率为50~90%，可以选择50%、60%、62%、65%、68%、70%、72%、75%、78%、80%、82%、85%或90%与水的接触角在165°以上，可以选165°、168°、170°、172°、175°或178°、与水的滚动角在2°以下，具体可以选择2°、1.8°、1.5°、1.2°、1.0°、0.8°或0.5°。

十六烷基三甲氧基硅烷薄膜起化学修饰，降低表面的能量，其厚度在纳米级。