Preparation of Transparent Antistatic Multifunctional Superhydrophobic Film

doi:10.7503/cjcu20210703

Abstract

Abstract:

Silver nanowires and hydrophobic nano-silica were coated on the surface of polyimide film by a simple pulling method. During the process， the conductive network and superhydrophobic coating were constructed respectively. The results show that the static contact angle of water droplets on the surface of the film is as high as 156.4°， and the rolling angle is less than 1°， indicating that the film has excellent superhydrophobic characteristics. At the same time， the film maintains high light transmittance， and its light transmittance is higher than 90%. The construction of silver nanowire network effectively increases the conductivity of the film， making the surface resistance of the film between 10⁶—10¹⁰ Ω， meeting the anti-static requirements. In short， through the construction of conductive network and hydrophobic coating， the unity of transparent， antistatic and superhydrophobic functions is realized.

Key words: Multifunctional film, Hydrophobicity, Transparenty, Antistatic property

CLC Number:

O631

TrendMD:

WANG Ruijie, JIAO Xiaoyu, PAN Yu, WANG Xunchun, YANG Yang, CHENG Zhongjun. Preparation of Transparent Antistatic Multifunctional Superhydrophobic Film[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(3): 20210703.

Figures/Tables 10

Scheme 1 Schematic diagram of preparation of multi?functional film with high transparency, antistatic property and superhydrophobicity

Fig.1 SEM images of the films(A) Initial polyimide film; (B) after coating Ag nanowires; (C) after coating SiO2; (D) enlarged image of (C); (E) cross?sectional image of the film after coating SiO2.

Fig.2 SEM image of superhydrophobic antistatic polyimide film(A) and corresponding elemental mapping images of Ag(B), Si(C) and O(D)

Fig.3 Shapes of a water droplet standing(A) and rolling(B) on the surface

Fig.4 Effect of silica sol mass fraction on wettability of the film(A) Contact angle; (B) sliding angle.

Fig.5 Statistics of wetting results on surface prepared with different Ag nanowires mass fraction(A) Contact angle; (B) sliding angle.

Fig.6 Statistics of surface resistivity of the obtained films prepared with different silica sol mass fraction(A) and effect of silver nanowires mass fraction on surface resistivity(B)

Fig.7 Optical transmittance spectra of the films prepared with different silica gel mass fraction(A) and with different Ag nanowires mass fraction(B)

Fig.8 Optical images of the as?prepared film, demonstrating superhydrophobic, highly transparent features(A) and self?cleaning property(B)

Scheme 2 Schematic illustration of film surface and the superhydrophobicity

References 29

1	Liu K.， Yao X.， Jiang L.， Chem. Soc. Rev.， 2010， 39（8）， 3240—3255
2	Sun T.， Feng L.， Gao X.， Jiang L.， Acc. Chem. Res.， 2005， 38（8）， 644—652
3	Lv C. J.， Hao P. F.， Zhang X. W.， He F.， ACS Nano， 2015， 9（12）， 12311—12319
4	Luan K.， He M.， Xu B.， Wang P.， Zhou J.， Hu B.， Adv. Funct. Mater.， 2021， 2010634
5	Wang W.， Lai H.， Cheng Z. Z.， Liu Y. Y.， Chem. J. Chinese Universities， 2020， 41（11）， 2538—2544（王武，来华，成中军，刘宇艳. 高等学校化学学报， 2020， 41（11）， 2538—2544）
6	Zhang H. Y.， Lai H.， Cheng Z. Z.， Zhang D. J.， Liu P. C.， Li Y. Y.， Appl. Surf. Sci.， 2020， 525， 146525
7	Geyer F.， D'Acunzi M.， Yang C. Y.， Muller M.， Baumli P.， Kaltbeitzel A.， Adv. Mater.， 2019， 31（2）， e1801324
8	Sutha S.， Suresh S.， Raj B.， Ravi K. R.， Sol. Energ. Mat. Sol. C， 2017， 165， 128—137
9	Shangguan W. C.， An Q. F.， Lv Z. J.， Qiao B. L.， Fine Chemicals， 2018， 35（3）， 377—382（上官文超，安秋凤，吕竹筠，乔变莉. 精细化工， 2018， 35（3）， 377—382）
10	Fei T.， Chen H. L.， J. Nanjing Tech. University， 2014， 36（1）， 13—18（费婷，陈洪龄. 南京工业大学学报， 2014， 36（1）， 13—18）
11	Xu L. J.， Lu J. J.， Zhou J. T.， Fine Chemicals， 2019， 36（7）， 1334—1339（许里杰，鲁浈浈，周建庭. 精细化工， 2019， 36（7）， 1334—1339）
12	Zhang Y. F.， An L. J.， Hao J. X.， Yu X. Q.， Chen F.， Chem. J. Chinese Universities， 2016， 37（10）， 1882—1890（张友法，安力佳，郝建霞，余新泉，陈锋. 高等学校化学学报， 2016， 37（10）， 1882—1890）
13	Zhong W. L.， Chemical Fiber & Textile Technology， 2020， 49（11）， 58—60（钟卫连. 化纤与纺织技术， 2020， 49（11）， 58—60）
14	Zhang Y.， Dian Y. X.， Journal of Functional Materials and Devices， 2020， 26（4）， 290—299（张瑜，卞玉洋. 功能材料与器件学报， 2020， 26（4）， 290—299）
15	Li W. F.， Wang J. C.， China CIO News， 2016，（6）， 95（李文峰，王钧丞. 信息系统工程， 2016，（6）， 95）
16	Zhang X. Q.， Cheng G. P.， Fire Science and Technology， 2020， 39（11）， 1615—1617（张小芹，程高平. 消防科学与技术， 2020， 39（11）， 1615—1617）
17	Gao X.， Safety Health & Environment， 2020， 20（9）， 16—19（高鑫. 安全、健康和环境， 2020， 20（9）， 16—19）
18	Ji H. M.， Zhang Z. X.， Dai L. X.， Su Y. L.， Modern Silk Science & Technology， 2017， 32（2）， 1—3（计红梅，张振雄，戴礼兴，苏艳丽. 现代丝绸科学与技术， 2017， 32（2）， 1—3）
19	Zhang X. J.， Wang J. Q.， Gai Y. F.， Zhang Z. K.， Zhu Y. J.， Advanced Textile Technology， 2015， 23（5）， 19—25（张锡均，汪进前，盖燕芳，张钟楷，朱亚娟. 现代纺织技术， 2015， 23（5）， 19—25）
20	Zhao J.， Liu Z. T.， Gu Z.， Li P. Y.， Li H.， Wang N.， New Chemical Materials， 2021， 49（1）， 139—142（赵杰，刘正堂，谷正，李培耀，李慧，王宁. 化工新型材料， 2021， 49（1）， 139—142）
21	Zhang J.， Xu H. B.， Huang Y.， Zhou Z. H.， Materials Reports， 2020， 34（12）， 12005—12009（张静，许海波，黄悦，周忠华. 材料导报， 2020， 34（12）， 12005—12009）
22	Zheng Y. L.， Wang J. M.， Huang B. Y.， Shi Y.， Liu H. Y.， Chang J.， New Chemical Materials， 2019， 47（8）， 123—126（郑云龙，王进美，华柄宇，石煜，刘红媛，畅娇. 化工新型材料， 2019， 47（8）， 123—126）
23	Xu D. F.， Chen X. Y.， Gui Y.， Feng X. X.， Pan K.， Polymer Materials and Engineering， 2020， 36（8）， 36—41（许冬峰，陈向阳，桂源，冯新星，潘凯. 高分子材料科学与工程， 2020， 36（8）， 36—41）
24	Wu L. F.， Liu Y. M.， Wang X. M.， Wan L.， Ning L.， Han J. J.， Wan Z.， Lu M.， Paint & Coatings Industry， 2016，46（8）， 75—81 （吴连锋，刘艳明，王贤明，万丽，宁亮，韩建军，万众，卢敏. 涂料工业， 2016， 46（0）， 75—81）
25	Liu M.， Zhao S. Y.， Liu F. C.， Han E. H.， Qian Z. H.， Zhu L. W.， Corrosion Science and Protection Technology， 2018， 30（5）， 459—466（刘敏，赵书彦，刘福春，韩恩厚，钱洲亥，祝郦伟. 腐蚀科学与防护技术， 2018， 30（5）， 459—466）
26	Quan Y. Y.， Zhang L. Z.， Sol. Energ. Mat. Sol. C， 2017， 382—389
27	Huang W. H.， Lin C. S.， Appl. Surf. Sci.， *2014*，305， 702—709
28	Järn M.， Xu Q.， Lindén M.， Langmuir， 2010， 26（13）， 11330—11336
29	Liang J. Y.， Wang L.， Bao J. X.， Mater. Chem. A， 2015， 3（40）， 20134—20144

[1]	ZHANG Renli, WANG Yao, YU Zhiquan, SUN Zhichao, WANG Anjie, LIU Yingya. Molybdenum Peroxide Anchored on Fluoronated UiO-66 as Catalyst in the Oxidation of Sulfur Containing Compounds [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1914.
[2]	AN Yue, HUANG Hanxiong. Condensate Microdrop Dynamic Behavior on Injection-compression Molded Bionic Polypropylene Nanosurfaces [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(8): 1888.
[3]	REN Wen, ZHANG Guoli, YAN Han, HU Xinghua, LI Kun, WANG Jingfeng, LI Ruiqi. Preparation of Superhydrophobic Polyaniline/Polytetrafluoroethylenethylene Composite Membrane and Its Separation Ability for Oil-Water Emulsion ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(4): 846.
[4]	LIU Shuaizhuo,ZHANG Qian,LIU Ning,XIAO Wenyan,FAN Leiyi,ZHOU Ying. One-step Synergistic Hydrophobic Modification of Melamine Sponge and Its Application ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(3): 521.
[5]	SHEN Wenjie. Molecular-fence Catalysts for Low-temperature Oxidation of Methane to Methanol [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(3): 375.
[6]	WANG Wu, LAI Hua, CHENG Zhongjun, LIU Yuyan. Reversible Regulation of Droplet Directional/anti-directional Rolling on Superhydrophobic Shape Memory Microarray Surface [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(11): 2538.
[7]	DU Yifan, AI Chaoqian, ZHANG Yaoyao, WANG Wei. Preparation and Quasi-superhydrophobic Properties of the Surface of Mullite Whiskers/Cordierite ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(9): 1955.
[8]	LI Dan, WU Zhonghan, ZHOU Dan, JIANG Ding, LU Xinhuan, XIA Qinghua. Controllable Synthesis and Catalytic Applications of Hydrophobic Hybrid Zeolites^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(7): 1359.
[9]	HUANG Weiwei, REN Jiawang, FANG Qianrong, Valentin VALTCHEV. Synthesis of Zeolite β@IISERP-COF2 Core-shell Hybrid Materials^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(6): 1127.
[10]	KANG Hongjun,YU Xiaoyan,LAI Hua,CHENG Zhongjun,LIU Yuyan. Reversible Control of Under-oil Superhydrophobicity to Superhydrophilicity on TiO₂ Nanostructured Thin Film^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(12): 2621.
[11]	YANG Tong, PENG Rong, HUANG Xinyu, SUN Yansong, CHEN Xiaonong. Relative Hydrophobicity of Drug Molecules and Retention Behavior in Hydrophobic Interaction Chromatography^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(11): 2405.
[12]	SHI Yanlong, FENG Xiaojuan, WANG Suiqian, FENG Chunchun. Fabrication of Superhydrophobic Film of Co(OH)₂CO₃ Nanowires and Its Anticorrosion^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(3): 456.
[13]	ZHANG Youfa, AN Lijia, HAO Jianxia, YU Xinquan, CHEN Feng. Fabrication of Transparent Superhydrophobic Nano-arrays and Self-ejecting Behavior of Dew Drops^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(10): 1882.
[14]	WANG Shuangshuang, LIU Peng, CAI Wensheng, SHAO Xueguang. Effect of Hydrophobicity of Threads on the Solvent-controlled Shuttling in Rotaxanes^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(11): 2211.
[15]	HUANG Jianye, WANG Fenghui, HOU Shaohang, ZHAO Xiang. Fabrication of Superhydrophobic Surfaces with Hierarchical Structures by an Ultrasonic Etch Method^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(9): 1968.