新材料及其应用

本发明公开了高耐久超疏水玻璃及其制备方法，涉及玻璃表面疏水处理技术领域。本发明在制备高耐久超疏水玻璃时，合成聚氨酯预聚体后，与碳纳米管混合，涂覆到玻璃表面固化后，可以形成聚氨酯与碳纳米管的双网络互穿结构；同时，本发明利用碳纤维微米颗粒和碳纳米管/聚氨酯分别构筑的纳米、微米级尺寸的粗糙结构实现双尺度粗糙结构；最终本发明利用双尺度粗糙结构和双互穿网络结构的协同作用，实现了被动防磨损特性，提高了玻璃疏水表面的耐久性。

超疏水表面来源于仿生学，观察到荷叶表面水滴滚落，使其具有自清洁能力，其表面具有立柱状纳米级凸起结构，同时具有低表面能物质，在与水滴接触时会有很大接触角，这使得水滴在荷叶表面极易滚落。通过总结，得出荷叶表面具有超疏水特性。超疏水是指水滴在材料表面的接触角大于150°，一般可以通过构筑微纳粗糙结构，使水滴与材料表面形成气膜以及强化材料低表面能特性来使材料实现超疏水。超疏水材料在生活生产中具有广泛应用，但是和荷叶表面一样，人为构筑的微纳粗糙结构表面容易磨损破坏，易老化，这表明超疏水材料仍有一定不足，需要进一步研究以提高超疏水材料的耐磨性能。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明在制备高耐久超疏水玻璃时，合成聚氨酯预聚体后，与碳纳米管混合，涂覆到玻璃表面固化后，可以形成聚氨酯与碳纳米管的双网络互穿结构，可以提高纳米尺度的粗糙度和耐磨性，极大提高了玻璃表面的疏水特性和耐久度。同时，本发明利用碳纤维微米颗粒和碳纳米管/聚氨酯分别构筑的纳米、微米级尺寸的粗糙结构实现双尺度粗糙结构，双尺度粗糙结构可以极大地提高玻璃疏水表面的耐磨性和疏水特性。因此，本发明利用双尺度粗糙结构和双互穿网络结构的协同作用，实现了被动防磨损特性，提高了疏水表面的耐久性。

2.本发明制备的高耐久超疏水玻璃具有良好的耐磨性和疏水性，成品接触角最优可达159.5°，5000g落砂实验中，接触角仍能保持在146°以上。