Себя

Dec 05, 2023

Научные отчеты, том 13, номер статьи: 44 (2023) Цитировать эту статью

2455 Доступов

2 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Строительные материалы с гидрофобными поверхностями могут иметь увеличенный срок службы за счет предотвращения поглощения или диффузии влаги через их поверхности. Для бетона, используемого в строительстве, эта гидрофобность может предотвратить коррозию стальных арматурных стержней. Геополимеры — это новый безцементный связующий материал, который был тщательно изучен для замены портландцемента. Однако, как и обычный бетон, геополимеры чувствительны к впитыванию влаги. В данной статье представлено изготовление супергидрофобной и самоочищающейся поверхности на геополимере зольной пыли как метод предотвращения поглощения влаги. Композиционное покрытие из раствора полидиметилсилоксана (ПДМС), содержащего диспергированные микрочастицы политетрафторэтилена (ПТФЭ) или стеарата кальция (CS), наносили методом погружения для формирования гидрофобной поверхности. Кроме того, летучая зола была включена в микрочастицы ПТФЭ и CS для увеличения шероховатости поверхности и снижения стоимости материала. Результаты экспериментов показали, что покрытие, содержащее микрочастицы CS, дает гидрофобную поверхность с углом смачивания 140°, а покрытие, содержащее микрочастицы ПТФЭ, обеспечивает супергидрофобную поверхность с углом смачивания 159°. Введение летучей золы привело к увеличению шероховатости поверхности, что привело к увеличению угла контакта и уменьшению угла скольжения. На поверхности, покрытой ПТФЭ/летучей золой, наблюдался угол контакта 153° с углом скольжения 8,7°. Процесс очистки был продемонстрирован с помощью теста, в ходе которого пыль удалялась каплями воды, скатившимися с поверхности. Испытанное покрытие продемонстрировало самоочищающиеся и гидроизоляционные свойства и, таким образом, могло повысить экологичность материалов, используемых в строительстве.

Гидрофильность или смачиваемость поверхности строительных материалов является одним из наиболее влиятельных параметров, влияющих на срок их службы. Влага может впитываться в бетонную матрицу, что приводит к образованию трещин, росту водорослей и грибков1, а также коррозии арматурных стальных стержней2. Кроме того, пыль может оседать на строительных материалах, что требует очистки и приводит к дополнительным затратам на техническое обслуживание. Поэтому разработка супергидрофобных и самоочищающихся поверхностей строительных материалов имеет важное значение для защиты матрицы от водозабора и обеспечения легкого удаления пыли путем скольжения воды3. Супергидрофобные поверхности обладают низкой силой сцепления и поверхностной энергией, что снижает накопление частиц пыли и облегчает очистку поверхности во время дождя4. Супергидрофобность также обеспечивает антимикробную и антикоррозионную защиту бетона, продлевая тем самым срок его службы.

Супергидрофобная поверхность определяется как поверхность со статическими углами контакта с водой более 150°5. Для обеспечения свойств самоочистки также необходим угол скольжения менее 10°, а также высокий угол контакта6. Низкий угол скольжения называют «эффектом лотоса» из-за супергидрофобных и самоочищающихся свойств листьев лотоса7,8.

В строительной и текстильной промышленности соединения на основе кремния часто используются в качестве водоотталкивающего агента для создания гидрофобного покрытия9,10,11. Распыление, покрытие погружением и покраска — это простые и экономичные методы создания супергидрофобных поверхностей на строительных материалах3,12,13,14. Из-за своей низкой поверхностной энергии полидиметилсилоксан (ПДМС) является важным соединением на основе кремния, широко используемым в качестве базового покрытия для достижения гидрофобности10,11. Однако использование только ПДМС приводит к плохой адгезии к поверхности текстиля и не обеспечивает шероховатости поверхности и свойств самоочищения; таким образом, полученный материал имеет ограниченную долговечность при воздействии неблагоприятных сред. Обычно смачиваемость твердых поверхностей определяется химическим составом и геометрическими особенностями поверхности.