火星車太陽(yáng)能電池防塵涂層的制備與性能研究

張佳威，周樹學(xué)

(復(fù)旦大學(xué) 材料科學(xué)系 教育部先進(jìn)涂料工程研究中心，上海 200433)

火星著陸器是火星探測(cè)計(jì)劃的重要組成部分，其關(guān)鍵之一是要解決電力供應(yīng)問題.目前，除了“好奇心號(hào)”火星車采用同位素溫差發(fā)電器外，其余著陸器均采用太陽(yáng)能電池作為電力來(lái)源.但已有探測(cè)發(fā)現(xiàn)，火星大氣中充滿懸浮塵埃，還經(jīng)常出現(xiàn)劇烈的火星風(fēng)暴[1]，使得太陽(yáng)能電池表面產(chǎn)生嚴(yán)重的塵埃沉積問題，降低光線透過(guò)率，導(dǎo)致電池輸出功率下降，同時(shí)影響電池的熱性能，導(dǎo)致電池溫度升高，性能降低.因此，除塵已成火星探測(cè)計(jì)劃中需要解決的重要問題之一.

目前，針對(duì)除塵問題，提出了主動(dòng)除塵和被動(dòng)除塵兩種技術(shù)方案[2].主動(dòng)除塵方式包括機(jī)械擦拭、噴吹、振動(dòng)和電簾除塵.但這些方法需要額外裝置和控制電路，增加火星車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，帶來(lái)安全隱患[3-7].被動(dòng)除塵主要通過(guò)在太陽(yáng)能電池玻璃蓋片表面涂覆防塵涂層，利用火星風(fēng)力或重力除塵，由于其無(wú)需額外裝置，具有較好的可行性.美國(guó)國(guó)家航空航天局為此曾開展了風(fēng)力對(duì)塵埃在不同材料表面除塵性能的影響研究[8-9]，但發(fā)現(xiàn)只有風(fēng)速超過(guò)30～35m/s時(shí)，才具有較好的風(fēng)力除塵效果，而火星表面大部分時(shí)候不具備這么高的風(fēng)速條件.因此，重力除塵對(duì)于火星車太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)具有更好的可行性.

已經(jīng)報(bào)道的太陽(yáng)能玻璃蓋片防塵涂層主要有兩類： 一類是基于納米TiO2的光催化涂層[10-11]，通過(guò)光催化分解有機(jī)污染物以及雨水沖刷實(shí)現(xiàn)自清潔功能，但該類涂層存在透明性低、無(wú)水自潔功能弱的缺點(diǎn)；另一類是表面具有一定微納結(jié)構(gòu)的疏水或超疏水涂層[12]，主要通過(guò)減少灰塵與污染物之間的作用力實(shí)現(xiàn)防塵功能，超疏水涂層還可以通過(guò)水珠滾動(dòng)帶走灰塵實(shí)現(xiàn)自潔.這一類涂層的相關(guān)報(bào)道有： Quan等[13]以六甲基二硅氮烷、四乙氧基硅烷為前驅(qū)體制備疏水硅溶膠，再與納米SiO2粉體結(jié)合制備了疏水雜化涂層，并以廣州建筑工地泥灰為污染物，證實(shí)了疏水雜化涂層具有較好的風(fēng)力除塵性能，且與疏水程度無(wú)關(guān).Sutha等[14]通過(guò)氧化鋁溶膠制備、多道旋涂、高達(dá)400℃熱處理、全氟辛基三氯硅烷表面改性等一序列工藝步驟，在太陽(yáng)能電池玻璃蓋片表面制備了超疏水多孔氧化鋁涂層，該涂層具有較好的水珠滾動(dòng)自清潔效應(yīng).最近，Roslizar等[15]利用熱壓印氟化乙烯-丙烯共聚物膜構(gòu)筑了超疏水表面，也獲得了具有良好水珠滾動(dòng)自清潔效應(yīng)的光伏電池.從以上兩類涂層的防塵原理看，后一類疏水或超疏水涂層適合用作火星太陽(yáng)能電池的防塵涂層，但文獻(xiàn)中對(duì)這類涂層的重力除塵性能尚未見報(bào)道.另外，還存在綜合性能欠佳、制備工藝偏復(fù)雜等問題，限制了其實(shí)際應(yīng)用.如前述雜化疏水涂層[13]選用了納米SiO2粉體來(lái)構(gòu)筑表面微納結(jié)構(gòu)，由于聚集體尺寸較大，涂層在780nm時(shí)光學(xué)透過(guò)率已低于85%，預(yù)期涂層的近紅外透過(guò)率不高，力學(xué)性能較弱.超疏水多孔氧化鋁涂層則存在制備工藝復(fù)雜、膜厚要求高的問題.而熱壓印超疏水氟化乙丙共聚物膜需要特殊的膠黏劑黏結(jié)到玻璃蓋片表面，增加了工藝的復(fù)雜性，同時(shí)該聚合物膜的力學(xué)性能也未知.因此，綜合性能優(yōu)良(透光率高、硬度高、重力除塵性能佳等)、制備方法簡(jiǎn)便的疏水除塵涂層仍需進(jìn)一步研究.

本文采用具有短疏水鏈的FPTMS與MTMS共水解液作疏水黏結(jié)劑，TEOS水解縮合生成硅溶膠粒子構(gòu)筑納米粗糙度，利用簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠工藝制備了一系列氟硅雜化涂層.通過(guò)調(diào)節(jié)涂層組成(水解液/硅溶膠質(zhì)量比≤1∶4)和陳化時(shí)間，成功制備了具有增透、高硬度、高重力除塵率的疏水防塵涂層，發(fā)現(xiàn)了表面納米粗糙結(jié)構(gòu)在重力除塵中的關(guān)鍵作用.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

MTMS(98%)購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司.FPTMS(98%)購(gòu)自上氟科技.TEOS(分析純)購(gòu)自上海凌峰化學(xué)試劑有限公司.冰醋酸(≥99.5%)和氫氧化銨(25～28%)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.異丙醇(≥99.7)購(gòu)自上海大合化學(xué)品有限公司.所有原料直接使用，未做進(jìn)一步處理.防塵實(shí)驗(yàn)測(cè)試用灰塵為火山灰，來(lái)自吉林省長(zhǎng)白山，粒徑分布為： D10： 6.5μm，D50： 25.7μm，D90： 47.2μm.實(shí)驗(yàn)中所用到的去離子水為實(shí)驗(yàn)室自備.

1.2 氟硅雜化涂層的制備

將2.0g冰醋酸溶于18.0g去離子水中，配制質(zhì)量濃度10%的醋酸水溶液.同樣的方法配制質(zhì)量濃度10%的氫氧化銨水溶液.

將FPTMS 3.64g、MTMS 2.27g、異丙醇10.01g、10%醋酸水溶液1.20g(FPTMS/MTMS/H2O摩爾比為0.5∶0.5∶2.0)置于100mL單口燒瓶中混合均勻，在60℃下水解20h，制得硅氧烷水解液.

將TEOS 6.94g、異丙醇10.01g、10%氫氧化銨水溶液1.20g(TEOS/H2O摩爾比為1.0∶2.0)置于100mL單口燒瓶中.磁力攪拌下加熱至40℃，水解縮聚1h，制得堿性二氧化硅異丙醇溶膠，pH值約等于9，加入若干冰醋酸調(diào)節(jié)至中性，用于下一步雜化涂層的制備.

將上述制備的硅氧烷水解液和硅溶膠分別按質(zhì)量比3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4和1∶5混合，常溫超聲分散30min，后放置于60℃烘箱中進(jìn)行陳化1～20h.在不同陳化時(shí)間下取出涂液，用30μm線棒在載玻片表面涂覆，在室溫下干燥30min，而后置于100℃烘箱烘烤1h，再升溫至180℃，烘烤2h，得氟硅雜化涂層，厚度范圍為0.4～0.8m.

1.3 表征和測(cè)試

涂層的表面形貌由場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM，JSM-6701F，JEOL Co.，Ltd，日本)表征，加速電壓3kV，樣品觀察之前進(jìn)行噴金處理.紫外-可見-近紅外透過(guò)率光譜由U-4100分光光度計(jì)(Hitachi，日本)測(cè)定，以空氣的透過(guò)率為基準(zhǔn)，掃描波長(zhǎng)范圍300～1700nm，步長(zhǎng)1nm，采用400～1700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均透過(guò)率評(píng)價(jià)已處理或未處理載玻片的透明性，由該波長(zhǎng)范圍的1301個(gè)透過(guò)率數(shù)據(jù)進(jìn)行平均得到.水接觸角由OCA 25接觸角測(cè)量?jī)x(Data physics,德國(guó))測(cè)定，去離子水液滴體積3μL，每樣測(cè)5個(gè)點(diǎn)，取平均值.鉛筆硬度按GB/T 6739—2006測(cè)定，使用的鉛筆為中華牌.

為了保證結(jié)構(gòu)與性能的測(cè)試均為同一涂覆涂層的玻璃載玻片，我們對(duì)表征順序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，依次為光學(xué)透過(guò)率、潤(rùn)濕性、重力除塵性能、表面形貌和鉛筆硬度.

1.4 除塵試驗(yàn)

在試驗(yàn)之前，涂層樣品和火山灰置于100℃烘箱干燥30min.降至室溫后，涂層表面均勻?yàn)⒒?mg/cm2(相當(dāng)于每片載玻片上落灰約100mg)，然后緩慢勻速抬起載玻片，直至垂直.除塵率由(1-M1/M0)×100%計(jì)算得到，其中M0和M1分別對(duì)應(yīng)初始落灰質(zhì)量和垂直后剩余灰塵質(zhì)量.除塵率越大，涂層防塵性能越好.

2 結(jié)果與討論

2.1 氟硅雜化涂層的制備

圖1 制備的二氧化硅溶膠SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM image of the as-obtained silica sol

有機(jī)氟鏈段表面能低，通常認(rèn)為具有很好的防污性能.但除了在不粘涂層取得成功外，有機(jī)氟表面在高污染空氣環(huán)境中耐沾污能力十分不理想，也容易黏附純無(wú)機(jī)灰塵.這一方面可能有靜電吸附的原因，但另一方面原因是現(xiàn)有有機(jī)氟表面主要由柔性鏈段構(gòu)成，如聚四氟乙烯、十三氟鏈、十七氟鏈等.柔性表面易與其接觸的物質(zhì)產(chǎn)生大的范德華力，比如壁虎的腳掌[16].這些柔性的有機(jī)氟鏈同樣與灰塵范德華作用力強(qiáng)，因而灰塵黏附力大.因此，我們改用含短鏈氟丙基的FPTMS來(lái)制備疏水雜化涂層.初步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PTMS水解后自成膜能力弱，與玻璃基材潤(rùn)濕性差.因此，我們又引入了水解產(chǎn)物成膜能力較好的MTMS作為共縮聚硅氧烷.研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PTMS/MTMS摩爾比為1∶1時(shí)，共水解產(chǎn)物具有較好的成膜能力.

為了在涂層表面構(gòu)筑一定的微納結(jié)構(gòu)，我們又嘗試引入水性硅溶膠，但由于水性硅溶膠的表面張力大，制得的涂布液與載玻片潤(rùn)濕性差.因此，我們采用異丙醇為介質(zhì)，TEOS為前驅(qū)體，自制了硅溶膠，其SEM照片見圖1.由圖可見，硅溶膠粒徑約50～60nm，單分散性良好.

我們對(duì)陳化時(shí)間為17h不同硅溶膠添加量(水解液/硅溶膠質(zhì)量比3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3)的涂層表面形貌進(jìn)行了SEM(Scanning Electron Microscope，掃描電子顯微鏡)測(cè)試，見圖2.

圖2 不同水解液/硅溶膠質(zhì)量比和陳化時(shí)間下制得的涂層表面SEM照片F(xiàn)ig.2 SEM images of the surface of coating prepared at different hydrolyzate/silica sol mass ratios and aging time

由圖可見，對(duì)于水解液/硅溶膠質(zhì)量比為3∶1和2∶1的涂層，無(wú)論是低放大倍數(shù)還是高放大倍數(shù)下觀察，表面都光滑致密.水解液/硅溶膠質(zhì)量比為1∶1的涂層表面致密性有所下降，顆粒狀物質(zhì)開始顯現(xiàn)；水解液/硅溶膠質(zhì)量比增大至1∶2時(shí)，涂層表面出現(xiàn)大量幾十至100nm左右的顆粒狀物質(zhì)，這些顆粒物質(zhì)應(yīng)是硅溶膠顆粒及其團(tuán)聚物所致.進(jìn)一步增大水解液/硅溶膠質(zhì)量比至1∶3時(shí)，表面顆粒狀物質(zhì)又有所增加.因此，硅溶膠的加入有助于提高涂層表面的粗糙度，構(gòu)筑一定的微納結(jié)構(gòu).

在前述研究基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步加大硅溶膠的用量(水解液/硅溶膠質(zhì)量比1∶4和1∶5)，考察硅溶膠對(duì)涂層表面形貌的影響.由于陳化17h時(shí)，水解液/硅溶膠質(zhì)量比為1∶5的涂液產(chǎn)生了凝膠，因此，選用了陳化15h時(shí)制得的涂層進(jìn)行表面形貌比較.為了考察陳化時(shí)間對(duì)表面形貌的影響，對(duì)陳化9h的涂層樣品也進(jìn)行了觀察.SEM照片同樣見圖2.由圖可見，隨著硅溶膠用量的增加，表面的小顆粒狀物質(zhì)增加，涂層的粗糙度有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)，但涂層整體仍較致密.陳化9h的涂層樣品與15h涂層相比，粗糙度較低.因此，氟硅雜化涂層的表面粗糙度主要取決于硅溶膠含量，陳化時(shí)間有一定的影響.

2.2 氟硅雜化涂層的光學(xué)性能

圖3 空白和已涂覆不同組成氟硅雜化涂層(陳化時(shí)間17h)的載玻片的紫外-可見-近紅外透過(guò)光譜Fig.3 UV-Vis-NIR transmission spectra of uncoated glass slide and coated glass slides with different fluoro-silicon hybrid coatings (aging time: 17h)

光學(xué)透過(guò)率是太陽(yáng)能電池玻璃蓋片的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo).為此，在波長(zhǎng)300～1700nm范圍內(nèi)對(duì)涂覆涂層的載玻片的透過(guò)率光譜進(jìn)行了測(cè)試.圖3為涂覆不同組成氟硅雜化涂層(水解液/硅溶膠質(zhì)量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3和1∶4，陳化時(shí)間17h)的載玻片的紫外-可見-近紅外透過(guò)率光譜.為了比較，圖中也給出空白載玻片的透過(guò)率光譜.不管是空白載玻片還是涂覆涂層的載玻片，透過(guò)率在波長(zhǎng)小于380nm后均快速下降，這應(yīng)是載玻片本身的光學(xué)性質(zhì)所致.在波長(zhǎng)范圍380～1700nm區(qū)間，所有氟硅雜化涂層透過(guò)率均高于空白載玻片，這表明涂層具有減反增透的特性，有利于提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率.由于光伏電池一般在可見-近紅外波段下工作，因此，我們采用400～1700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均透過(guò)率來(lái)評(píng)價(jià)涂層的光學(xué)透明性.表1為涂覆不同涂層的載玻片的光學(xué)透過(guò)率.改變涂層組成或陳化時(shí)間，得到的最高平均透過(guò)率90.7%，最低89.6%，大部分樣品在90%左右，均高于空白載玻片的88.8%的平均透過(guò)率，進(jìn)一步表明氟硅雜化涂層具有增透性能.對(duì)于相同組成涂層，改變陳化時(shí)間，透過(guò)率的變化沒有明顯規(guī)律，表明陳化時(shí)間對(duì)透過(guò)率沒有影響.

表1 涂覆不同氟硅雜化涂層的載玻片的400～1700nm波長(zhǎng)范圍平均光學(xué)透過(guò)率

注： 空白載玻片400～1700nm平均光學(xué)透光率88.8%；1)m水解液/m硅溶膠.

分析表1數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，相同陳化時(shí)間下，涂層出現(xiàn)較低透過(guò)率都為水解液/硅溶膠質(zhì)量比1∶1或1∶2的樣品.這是由于涂層的光學(xué)透過(guò)率受本身的折光指數(shù)和表面形貌兩方面影響.在高質(zhì)量比時(shí)，涂層中氟丙基含量大，折光指數(shù)低，增透效果好；而當(dāng)?shù)唾|(zhì)量比時(shí)，涂層中氟丙基含量盡管較低，但表面納米粗糙結(jié)構(gòu)帶來(lái)的增透效果增大，可以補(bǔ)嘗折光指數(shù)增大造成的增透弱化效應(yīng).在1∶1或1∶2中等質(zhì)量比時(shí)，表面微納結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的增透強(qiáng)化效應(yīng)還不能彌補(bǔ)折光指數(shù)增大造成的增透弱化效應(yīng)，因而出現(xiàn)透過(guò)率的低谷.但總體上看，氟硅雜化涂層具有理想的光學(xué)透光率，存在1%～2%的增透效應(yīng).

2.3 氟硅雜化涂層的表面潤(rùn)濕性

表2為不同水解液/硅溶膠質(zhì)量比和陳化時(shí)間對(duì)涂層表面水接觸角的影響.由表可見，所有涂層的水接觸角都在90°以上，呈現(xiàn)疏水特性.硅氧烷水解液含量較高時(shí)(如3∶1和2∶1)，涂層的水接觸角約為100°，在研究所涉及的范圍內(nèi)，未見陳化時(shí)間的影響.但當(dāng)水解液/硅溶膠質(zhì)量比減小時(shí)，隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)，水接觸角先下降后上升.而且質(zhì)量比越小，這種變化趨勢(shì)越明顯，達(dá)到的最低水接觸角越低，且所需的時(shí)間越短.這種變化趨勢(shì)原因解釋如下： 為了避免過(guò)量水的存在導(dǎo)致的涂液與載玻片不浸潤(rùn)問題，我們?cè)谥苽涔枞苣z制備時(shí)，只采用了1∶2的TEOS/H2O摩爾比.由于水量不足，TEOS未充分水解縮合成膠體粒子，硅溶膠中仍存在游離的TEOS分子或部分水解的TEOS物質(zhì)，而這些物質(zhì)都屬于高活性物質(zhì)，縮合速率大.在陳化階段，具有疏水性質(zhì)的FPTMS、MTMS水解產(chǎn)物與硅溶膠粒子、游離的TEOS分子或部分水解的TEOS物質(zhì)與發(fā)生共縮合，導(dǎo)致涂層在干燥階段疏水物質(zhì)向涂層表面遷移富集變得困難，從而疏水性下降.但縮合度進(jìn)一步加大，氟硅縮合產(chǎn)物與異丙醇介質(zhì)的相容性變差，部分縮聚物產(chǎn)生分相，增加了涂層的表面粗糙度(見圖2中的SEM照片)，水接觸角又重新增大，甚至大于高疏水組份含量的涂層，最高達(dá)105.1°.當(dāng)質(zhì)量比較小時(shí)，混合液中高活性物質(zhì)含量高，縮合速率大，上述現(xiàn)象變化的速度也就越快；由于疏水組份含量減少，最低水接觸角也就越低.因此，在本體系中，由于水解液/硅溶膠質(zhì)量比和陳化時(shí)間變化均可導(dǎo)致表面組成和形貌的變化，涂層表面水接觸角并未隨這些因素呈現(xiàn)單調(diào)變化.

表2不同水解液/硅溶膠質(zhì)量比和陳化時(shí)間下制備的涂層水接觸角

注： 1)m水解液/m硅溶膠.

2.4 氟硅雜化涂層的機(jī)械性能

鉛筆硬度是常用于反映涂層機(jī)械性能的一個(gè)指標(biāo).不同水解液/硅溶膠質(zhì)量比的氟硅雜化涂層的鉛筆硬度見表3.質(zhì)量比3∶1和2∶1時(shí)，鉛筆硬度僅為3B，而在質(zhì)量比1∶4和1∶5時(shí)，鉛筆硬度達(dá)到了5H，與水解液的用量呈負(fù)相關(guān)，這種變化出乎我們?cè)鹊念A(yù)計(jì).這可能是涂液中FPTMS含量越高，空間位阻越大，涂層交聯(lián)固化程度越低，因而涂層機(jī)械性能越差.而當(dāng)硅溶膠含量較高時(shí)，涂液中的游離的TEOS分子或部分水解的TEOS物質(zhì)含量增加，而這些物質(zhì)成膜性強(qiáng)，并且由TEOS水解形成的硅溶膠粒子表面硅羥基多，能與氟硅雜化黏結(jié)劑發(fā)生很好的化學(xué)鍵合作用，更好體現(xiàn)納米SiO2粒子的無(wú)機(jī)增強(qiáng)作用，因而最終得到涂層硬度很高.結(jié)合前述SEM照片可知，在本氟硅雜化涂層體系中，粗糙度高(即防塵性能好，見2.5節(jié))的涂層硬度也高，這十分有利于防塵涂層的實(shí)際應(yīng)用.

2.5 氟硅雜化涂層的防塵性能

圖4為涂覆不同涂層的載玻片在落灰后以及重力除塵后的照片，除塵率數(shù)據(jù)見表3.結(jié)果顯示，水解液/硅溶膠質(zhì)量比為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2的雜化涂層，火山灰無(wú)法從涂層表面滑落，除塵率幾乎為零；而質(zhì)量比1∶3的涂層，有部分灰塵滑落，除塵率46.6%；當(dāng)質(zhì)量比達(dá)到1∶4和1∶5時(shí)，大部分灰塵滑落，除塵率分別達(dá)到了97.1%和94.5%，展現(xiàn)了很好的防塵性能.將除塵率與潤(rùn)濕性比較發(fā)現(xiàn)，兩者之間沒有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但除塵率與涂層表面的粗糙結(jié)構(gòu)呈完全正比關(guān)系.為了進(jìn)一步觀察這種現(xiàn)象，我們又測(cè)試了水接觸角最低的兩個(gè)樣品(即表3中的樣品h和i)的防塵性能.大部分灰塵仍能從表面滑落，除塵率分別為91.3%和89.9%，但低于陳化15h時(shí)的涂層除塵率.由3.3節(jié)可知，與樣品a和b相比，樣品h和i的水接觸角低8°～ 9°.上述現(xiàn)象說(shuō)明涂層防塵性能與水接觸角并無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系，而主要取決于涂層表面的粗糙結(jié)構(gòu).這是因?yàn)楸砻嬖酱植?，灰塵與固體表面的接觸面積越小，相互作用力越弱，灰塵越容易在重力下滑落.表面疏水基團(tuán)多也可以降低灰塵與固體表面作用力，但效果不如降低接觸面積明顯.只有在涂層表面粗糙度相當(dāng)?shù)臈l件下，表面疏水基團(tuán)多才能體現(xiàn)出更好的重力除塵性能.

圖4 涂覆不同氟硅雜化涂層的載玻片重力除塵測(cè)試照片F(xiàn)ig.4 Photographs of dust removal test under gravity for the glass slides coated with different fluorosilicon hybrid coatings

3 結(jié) 論

以FPTMS、MTMS、TEOS為前驅(qū)體，F(xiàn)PTMS和MTMS先共水解形成硅氧烷水解液，TEOS溶膠凝膠轉(zhuǎn)化成硅溶膠粒子，再將水解液和硅溶膠共混陳化、涂覆、高溫干燥制備了疏水氟硅雜化涂層.在高硅溶膠粒子含量時(shí)，涂層表面形成納米粗糙結(jié)構(gòu).陳化時(shí)間延長(zhǎng)，表面粗糙度有一定增加.涂層透明性好，受涂層組成和陳化時(shí)間影響小，有增透效果，可使載玻片400～1700nm平均透過(guò)率增加1%～2%.涂層的鉛筆硬度隨著硅溶膠粒子含量的增加而增大.研究發(fā)現(xiàn)，涂層的防塵性能與表面水接觸角無(wú)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要取決于涂層表面的納米粗糙結(jié)構(gòu)，表面越粗糙，防塵性能越佳.在本體系中，當(dāng)水解液/硅溶膠質(zhì)量比為1∶4(FPTMS/MTMS/TEOS質(zhì)量比10.83/6.75/82.42)或1∶5(FPTMS/MTMS/TEOS質(zhì)量比8.98/5.60/85.42)且陳化時(shí)間為15h時(shí)，制備的涂層重力除塵性能最優(yōu)，且鉛筆硬度高達(dá)5H，力學(xué)性能突出，在火星車太陽(yáng)能電池防塵涂層方面有較好的潛在應(yīng)用價(jià)值.