米乐m6官方网站（AIST）可持续发展材料研究所（所长：Mamoru Nakamura）耐久材料组的Atsushi Hozumi（组长）和Chihiro Urata（研究员）开发了一种具有优异耐热性的透明防油涂层（在350℃的空气中性能保持24小时以上）或在250℃的油浴中），避免使用氟化有机化合物。

目前，许多拒油处理依赖于氟化有机化合物或微加工表面。然而，氟化物对人体和环境有影响，而微加工则需要特殊的设备和条件。因此，需要不依赖氟化化合物或微机械加工的表面处理技术。

着眼于甲基硅氧烷骨架的耐热性，以甲基硅烷为主要成分，开发出耐热性和拒油性优异的透明薄膜涂料。此外，不需要特殊设备来涂覆这种耐热透明涂层。可用于使用过程中暴露于高温的各种表面的处理，如蒸馏塔、发动机、油泵、油管等。该涂层作为使用氟化化合物的拒油处理的替代品，预计将有助于降低成本并提高安全性和可靠性。

该技术的详细信息将于 2013 年 9 月 24 日至 25 日在福冈工业大学（福冈县福冈市）举行的日本表面处理学会第 128 届会议上公布。

开发涂层的制造方法（i：玻璃板，ii：不锈钢板，iii：聚酰亚胺薄膜），以及即使在耐热测试后如何排斥油（使用彩色马油显示）

含氟有机化合物具有许多优异的特性，包括耐候性、耐化学性和耐热性，并作为拒油剂的主要原料用于各种工业应用。近年来，通过用氟化化合物涂覆具有微米至纳米级结构的基材表面，进一步提高了拒油性能。在这种经过处理的表面上，即使稍微倾斜基材也会使油滴像水滴一样从荷叶表面滑落。

然而，制造有机氟化合物所需的萤石在地球上分布不均，导致其价格波动较大，供应也不稳定。此外，含氟化合物在生物体和环境中的高残留和生物富集特性已被指出，限制也逐年严格。高温使用的安全问题。此外，在许多情况下，用于制造微米级和纳米级结构的基板的微加工需要特殊的设备和加工条件，这对基板材料及其形状施加了限制，这在生产率和可加工性方面产生了问题。此外，微观结构往往会散射光，这意味着确保涂层表面的透明度很困难。

开发不依赖氟化化合物的材料和工艺技术是可取的，因为它不仅使技术对生物体和环境更加友好，而且从节约能源和资源、低环境影响和安全的角度来看。

AIST从2011年开始研发不依赖于含氟有机化合物或微机械加工的斥油处理，发现由广泛使用的斥水剂烷基三烷氧基硅烷（有机硅烷）和用作玻璃原料的四烷氧基硅烷（间隔硅烷）制成的透明涂层显示出优异的斥油性能（AIST 3月新闻稿） 2012 年 13 日）。使用该涂料不需要特殊的设备或条件，可应用于多种基材（玻璃、金属、塑料等）。此外，其拒油性能超过了用氟化化合物（全氟烷基三烷氧基硅烷（有机氟硅烷））处理的表面和氟化树脂表面的拒油性能。然而，以往开发的透明拒油薄膜耐热性较差，在空气中长时间加热至150℃以上时，薄膜会分解，导致拒油性能失效，不适合长期暴露在高温下的表面。这是因为有机硅烷中的C-C键在高温环境下会慢慢劣化并分解。

为了解决这个问题，我们进行了研究，寻找即使在高温环境下也能保持长期拒油性能的表面处理技术，但不使用氟化有机化合物。

本研究着眼于甲基硅氧烷骨架的耐热性，发现甲基硅烷作为耐热拒油涂料的原料是有效的。耐热拒油涂膜的制造工艺与之前的新闻稿（2012 年 3 月 13 日的 AIST 新闻稿）中详述的工艺相似。涂布液使用含有甲基甲硅烷基的有机硅烷作为原料来制备。然后将该液体涂布到由玻璃、不锈钢或聚酰亚胺薄膜等制成的基材上，干燥后获得约1μm厚的透明涂层。使用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察证实，涂膜表面非常光滑（均方根粗糙度<1 nm）。动态接触角的测量n-十六烷，油滴的代表，揭示了接触滞后（Δθ= 6 度）与之前开发的防油涂层相比非常小，即使基材仅轻微倾斜，油滴也会顺利地从表面滑落。接下来，在空气中测试先前开发的涂膜和新开发的涂膜的耐热性。此前开发的薄膜涂层，加热超过150℃后拒油性能消失。即使在350℃下连续加热24小时以上，其拒油性能也会恶化，表现出优异的耐热性（图1）。之所以能够保持这种优异的拒油特性，据信是因为该涂膜中不包含C-C键，所以即使在加热后，作为拒油成分的甲基硅氧烷骨架也不会发生变化。

图1：(A) 的动态接触角变化n-十六烷和（B）350℃加热后的拒油性能（倾斜5度的试片）先前开发的拒油涂层和新开发的拒油涂层

接下来，在油浴中研究了新开发的涂膜的耐热性。除了新开发的涂膜外，在所有表面上都观察到油滴的粘附（图2A）。为了研究该涂膜的耐久性，将涂有新开发的涂膜的不锈钢圆盘半浸入加热至250℃的耐热油中并旋转。即使加热30小时后也未观察到耐热油的附着（图2B）。 （由于油颜色发生变化，测试终止。）

图2：(A)左：耐热测试方法。中：以前开发的和新开发的不锈钢板拒油涂层。右：未涂层的聚酰亚胺薄膜和涂有新开发涂层的聚酰亚胺薄膜。 (B) 左：新开发的拒油涂层的耐热性和耐久性测试方法。中：测试开始后立即。右：30 小时后。

当在涂有该膜的不锈钢板表面上加热（220℃）树脂药芯焊料时，熔化的焊料和焊剂滑落而没有污染表面（图3B）。然而，在未涂层的不锈钢板上明显残留有助焊剂（图 3A）。事实证明，通过使用新开发的涂层，无论基材材料如何，都可以保持耐热性和防油性。随着耐热性的大幅提高，更安全、更稳定、更环保的耐热拒油处理有望在更广泛的领域和应用中得到广泛应用。

图 3：加热的药芯焊料 ((A)无涂层不锈钢板和(B)经过新开发的表面处理的不锈钢板)(测试片倾斜5度)

此外，在新开发的斥油表面上观察到液滴的静态接触角随着膜表面温度的升高而增大的现象（图4）。即使经过10次以上的加热-冷却循环后，这种现象仍然存在。这表明该响应不是瞬时反应而是可逆温度响应（图4B和4C）。人们发现，通过利用这一特性，液滴将在温度梯度（仅一侧加热）的驱动下自发地移动穿过水平放置的涂层薄膜（图4D）。此外，已经明确的是，该特性很大程度上取决于液滴的类型。通过了解这些特性的细节，可以预测高温环境下液滴的运动以及利用温度梯度的石油运输系统的发展。

图4：带有新开发涂层的不锈钢基材 (A) 静态接触角的温度依赖性，(B) 硅油在基材上的静态接触角的循环特性，(C) 油的外观变化，以及(D) 由温度梯度驱动的液滴的自发运动现象。

新开发的涂层膜可应用于多种固体表面，研究人员计划定制涂层方法以匹配不同应用的需求。我们将继续研究进一步提高耐热性，以便在较长时间内保持不同的防油性能，用于在使用过程中暴露于高温的表面，例如蒸馏塔、发动机、油泵和油管。