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你还不知道你的手机为什么防水?

2018年11月25日 点击:

随着智能手机的普及,手机的防水功能成为大家热衷讨论的话题。那么,现在市场上所谓的防水手机是否都真正防水,而最新的防水功能又是如何实现的呢?


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在电路板与电子元器件上均匀镀覆了高分子纳米薄膜后,即使长时间浸泡水中,手机仍可正常工作,而这些镀层的厚度仅为我们头发直径的几百分之一。这与传统的手机防水技术,即依靠外壳密封实现防水有着本质区别——传统的密封防水技术成本高,只适用于一定压力,且有效工作时间有限;而纳米镀层技术通过包裹电子器件表面,从根本上隔绝了水与电路的接触。


    那么,问题来了,究竟什么是功能高分子纳米薄膜呢?

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什么是功能性高分子薄膜

功能高分子薄膜,即由高分子材料组成的功能性薄膜,根据其组成的化学结构以及表面官能团分布,可以具有亲水、疏水、抗生物吸附、环境响应,以及特殊的电学、光学等性能,因而在材料表面改性、生物医学、柔性光电子器件等诸多领域均有着广泛应用。


我们所采用的手机与纺织品表面所镀覆的薄膜仅为几十到几百纳米,肉眼根本无法察觉。而只要涂覆均匀,厚度控制在纳米级,薄膜对物品本身的性质与功能,如纺织品的手感与颜色、手机的通话与上网等均不会产生影响。当我们镀覆的薄膜为疏水材料时,镀层可以有效阻隔水与物品表面的接触,从而达到防水效果。此外,当镀覆的薄膜材料表面能较低,且表面具有微纳结构时,还可以使其体现如荷叶般的超疏水效果。

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如何在物体表面均匀涂覆纳米高分子镀层

传统的液相高分子薄膜制备方法(如喷涂、浸涂、旋涂等)较难控制薄膜厚度,在结构复杂的表面难以形成均匀薄膜。涂覆薄膜过程中往往需要使用有机溶剂,因此不适用于对有机溶剂敏感的基底(如塑料等)。同时,由于高分子结构复杂、分子量大、高温下易分解,因此无法使用传统的化学气相沉积和物理气相沉积等薄膜制备方法。使用等离子体化学气相沉积(PECVD)可以制备高分子薄膜,但薄膜的化学结构无法精确控制且所需官能团不易保存。


引发式化学气相沉积(iCVD)方法是一种绿色新型的功能高分子薄膜制备方法。结合传统的液相自由基聚合反应与化学气相沉积技术,iCVD方法将聚合所需的引发剂和功能单体气化引入腔体,在较低加热温度下诱导引发剂裂解,使单体聚合成高分子薄膜沉积于基底上。沉积过程中基底温度控制在室温范围,因此不会伤害其性能。与传统液相制备过程相比,iCVD法制得薄膜致密均匀、厚度可控,且适用于任何材质的基底;与PECVD等高能气相法相比,其条件温和、过程可控,且可完美保留所需官能团。

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引发式化学气相沉积的应用前景

由于引发式化学气相沉积结合了液相自由基聚合与化学气相沉积的特点,应用前景十分广阔。不同高分子材料具备的丰富官能团可以赋予多种功能特性。引发式化学气相沉积可通过选择带有特定官能团的单体,制备各种不同功能的高分子纳米薄膜。


带低表面能官能团的薄膜,可使衣服、鞋子、户外装备具备防水防污功能,电子产品具备防水功能,玻璃、太阳能板等具备防雾、防覆冰功能;带亲水基团的薄膜,可使植入人体的器官、医疗设备具备抗生物吸附性能,提高生物相容性,还可使反渗透膜等水下工作设备减少生物污染、延长使用寿命;低摩擦系数的高分子薄膜,可使精密机械表面润滑、降低阻力;绝缘性能良好的高分子薄膜,可用于制备柔性电子设备的绝缘层、封装层等。

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