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29
涂层——材料的“外衣” 防水防污自洁涂层
30
涂层——材料的“外衣”
建筑表面 卫生间
各种玻璃
汽车、眼 镜
手机、电 脑等电子
产品
31
涂层——材料的“外衣”
前景与展望
PART 04
32
涂层——材料的“外衣” 涂层的展望
1.耐磨涂层和防腐 涂层仍然是主导的 涂层
2.复合涂层将发
挥重要作用
3.环保清洁涂层将受到
米管）,其对雷达波的吸收率可达 99 %。
22
涂层——材料的“外衣”
热功能涂层之示温涂层材料
示温涂料是一种以颜色变化来测量物体表面温度分 布的特种涂层材料，是一种重要的非干涉式表面温度 测量方法。
1.根据变色后的颜色的稳定性，可以分为可逆型和 不可逆型示温涂层材料两大类。
2.根据颜色变化多少可分为单变（准确）和多变 （可显示温度变化）示温涂层。 优点：简单、快速、方便、直观、不影响被测件。
2、一形般成涂来层说颗粒，与在同一种涂层中紧，密以接触上（原四子种晶格结常数合范方围） 颗 (涂式粒层之自有间身的可结内合能聚强力同度)。时存微在扩，散但结仍合然以颗变粒形机撞、击高械基温结体等表条合面件，，为由在主于界紧面。密上的造接成触微、
小的扩散，增加颗粒和基体的结合力
涂层自身结合强度＞涂 层与基体的结合强度。
12
涂层——材料的“外衣”
下表列举涂层材料与基体材料的匹配，分别在N2和He作为工作气体 时，涂层与基体的结合强度。
源自：航天振邦
13
涂层——材料的“外衣”
涂层的分类及应用
PART 03
14
涂层——材料的“外衣”
按功能分类
1.耐磨损涂层 2.高温抗氧化涂层 3 抗大气和浸渍腐蚀涂层 4.电导和电阻涂层 5.恢复尺寸涂层 6.耐化学腐蚀涂层
刀具性能的关键指 标硬度和强度之间总 存着矛盾，硬度高的 材料强度低，而提高 强度往往是以硬度的 降低为代价。
为了解决这种矛盾， 更好地提高刀具的切 削性能，从而提出硬 质合金涂层的概念。
硬质合金涂层刀具
17
源自：百度图片
硬质合金涂层
概念
在硬质合金刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨 性好的金属或非金属化合物薄膜（如 TiC ，TiAIN ， Al2O3 等）的涂层刀具，结合了基体高强度、高韧性和涂 层高硬度、高耐磨性的优点，降低了刀具与工件之间的摩 擦因数,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。
注意！防止电磁干扰并不只是用于“隐形”， 还包括屏蔽吸收日常生活中的各种电子元器件 的电磁辐射，保护人类和各种器件。
21
涂层——材料的“外衣” 目前的研究进展：
碳系纤维是目前纤维吸波领域的研究热点； 聚合物吸波材料，提高其自身磁损耗主要 利用聚合物与一些磁性粉末有铁氧体及复合磁粉 等复合, 提高自身磁损耗； 纳米吸波材料，吸波特性由晶格电场热运 动引起的电子散射、杂质和晶格缺陷引起的电子 散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应导 致。美国已研制出第4代纳米吸波材料“超墨粉”（碳纳
特殊功能：指的是特种涂层材料的功
能，集中体现在与国防军工相关的应用 领域。如，电磁屏蔽，吸收雷达波，舰 船防污，耐高温隔热，甲板防滑，自清 洁等
涂层——材料的“外衣”
涂层材料发展历史
天然成膜物质使
用期 17世纪前
01
03 合成树脂涂料时期 19世纪中期至今
输入文本
01
涂料工业的形成 02 18世纪-19世纪初期
源自：百度百科
图2.纳米复合涂层结构
非晶包覆层
10
涂层——材料的“外衣” 涂层与基体的结合
1、涂层与基体表面
机பைடு நூலகம்结合
熔融状态的高温微粒子高速撞到基体 表面凸点，微粒子变形，同时粒子冷 凝收缩咬住凸点，形成机械结合
的结合(涂层结合强 度)
金属键结合
高温、高速的喷涂材料颗粒，撞击洁净 的基体表面，颗粒变形，并与基体表面
官方资料，F22整体机身，涂抹隐身涂料，或使用吸波材 料的面积占总机身的96%，是目前世界上，隐身能力最强的 战斗机？？？置中国的歼-20战机于何地？
20
涂层——材料的“外衣”
电磁波吸收涂层
吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能 量 , 通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为 热能或其他形式的能量而达到防止电磁干扰的 涂层材料。
23
涂层——材料的“外衣”
可逆型示温涂层：无机变色颜料，利用晶型转变原理变色; 有机变色涂层应用更广。在一定的温度范围内可以使用多次。
应用广泛, 除在工业生产中起示温报警作用之外 ,还为美化生活提供条件 , 提高装饰性 、趣味性 ,可以制作变色衣料、变色茶杯 、防伪标签等
图片源自：百度图片
24
涂层——材料的“外衣”
越来越多的关注
33
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工件表面在高温、高速的颗粒作用下，
微焊接结合 达到较高的温度甚至熔化,形成了
“微焊接”结合
11
涂层——材料的“外衣”
源自：航天振邦
不同涂层材料与不同基体材料匹配喷涂粒子变形示意图
具有塑性的粉末粒子在一定的喷涂速度下，无论是碰撞在光滑的还是 粗糙的刚性（如不锈钢等）基体材料上，均将是产生塑性变形，在基体表 面上形成涂层；而具有塑性或刚性的涂层材料粒子在一定喷涂速度下，碰 撞在光滑的软（铝、铜等）基体材料上，均将产生嵌入式或嵌入式变形， 形成涂层。两者具有不同的结合强度。
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因此，涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性，延 长了刀具的寿命，这是切削刀具发展的又一次变革。
视频
18
涂层——材料的“外衣”
F-22猛禽战机为何能够隐身？
源自：百度图片
19
涂层——材料的“外衣”
电磁波吸收涂层
所谓“隐身”是相对而言，即通过在战机机身涂抹隐身 涂料，或者使用吸波材料制造机身，并通过物理学原理对机 身的结构进行优化，使机身的横截面降到最低，从而减少雷 达反射面，或完全规避雷达探测(因雷达性能而定），达到 “隐身”的效果。
涂层 ———材料的“外衣”
汇报人： PH
CONTENTS
目 录
1 涂层简介 2 结构及与基体结合方式 3 涂层的分类及应用 4 前景与展望
3
涂层——材料的“外衣”
PART 01
涂层的概念
从广义上讲，涂层是施涂于 基体材料上的产生的连续的固态 膜，这种施涂技术包括化学施涂、 物理施涂和生物施涂。
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34
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15
涂层——材料的“外衣”
涂层材料的应用
硬质合金涂层 电气绝缘涂层
电磁功能涂层 防腐涂层
电磁波屏蔽涂层和导电涂层 电磁波吸收涂层 磁性涂层
热功能涂层 耐热、阻燃、示温、保温
光学功能涂层
机械功能涂层 可粘结、防破损、可剥离、润滑、防滑、消
音减震等
界面功能涂层
1616
涂层——材料的“外衣” 硬质合金涂层
不可逆型示温涂层：采用Ni、Fe、Cu、Cr、Mn、Pb等 的盐类作颜料这类不可逆性示温涂料适用于记录化学反应 器等装置不能测定的温度，以及不能用眼来观察控制温度 变化的部位。如，某发动机燃烧室实验效果。
实验前示温涂料颜色
实验后示温涂料颜色
图片源自:中国涂料 2010,25卷，第5期
涂层——材料的“外衣” 光学功能涂层之循环反射涂层
施涂前的涂层材料通常为 气、液、固三种状态，需要根据 施涂的基质选择涂层材料的种类 和状态。
4
涂层——材料的“外衣”
源自：百度图片
5
涂层——材料的“外衣”
保护：机械冲击、划伤、冲刷、
腐蚀等物理或化学的损害
装饰：改变底材的外观、色彩、光
泽、质感、表面花纹等美术和装饰效 果，满足用户多样化和个性化的需求
涂层——材料的“外衣”
循环反射涂层
道路反射涂层夜间、阴天效果实拍
图片源自：百度图片
27
涂层——材料的“外衣”
界面功能涂层之防水防污自洁涂层
随着德国植物学家巴特洛特自上世纪七十年代发现 荷叶表面的特殊结构有自我清洁功能一一即“荷叶效应” 以来，水稻叶、海鸟羽毛、草莓结构等陆续被人们认知 和研究。人们将这种不沾水，且水滴可以自己滚落的现 象称为超疏水现象，将具有这种性质的表面称为超疏水 表面。
循环反射涂层是一类利用微玻璃珠的循环反射(光波经折射和反射后重 新折向光源方向)性质的制作而成，它可用作道路标志和标牌涂饰，用 以反射汽车头灯的光，以保证夜间或雨天的交通行车安全，也可涂覆 于防护墙、电线杆、路缘石等混凝土面和栏杆、桥墩、广告牌等金属 表面。
图3.玻璃珠的光循环反射示意图 图片源自：百度图片 26
7
涂层——材料的“外衣”
涂层的结构及 与基体的结合方式
PART 02
8
涂层——材料的“外衣”
涂层的结构类型
纳米多层 结构
纳米复合涂 层结构
多层结构 单层结构
梯度结构
源自：百度学术文献
图1. 涂层结构示意图 9
涂层——材料的“外衣”
纳米复合涂层
纳米晶
非晶包覆层限制了纳 米晶的滑移使得涂层 硬度大幅提高，同时 兼具非晶的韧性
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感谢聆听、批评指导！
35
双疏涂层由于其对于水和油的同时疏离作用，超疏 水（油）性涂层一般指与水（油）滴的接触角大于150° 且滚动角小于10°的表面，比起单纯的超疏水涂层更容 易应用于日常生活以及工业生产当中。
28
涂层——材料的“外衣” 界面功能涂层之防水防污自洁涂层
源自：百度学术文献
图4.（a）荷叶超疏水表面自清洁现象（右）及示意图（左）， （b）水滴在非超疏水光滑表面的滚动示意图。
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涂层——材料的“外衣” 防水防污自洁涂层
30
涂层——材料的“外衣”
建筑表面 卫生间
各种玻璃
汽车、眼 镜
手机、电 脑等电子
产品
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涂层——材料的“外衣”
前景与展望
PART 04
32
涂层——材料的“外衣” 涂层的展望
1.耐磨涂层和防腐 涂层仍然是主导的 涂层
2.复合涂层将发
挥重要作用
3.环保清洁涂层将受到
米管）,其对雷达波的吸收率可达 99 %。
22
涂层——材料的“外衣”
热功能涂层之示温涂层材料
示温涂料是一种以颜色变化来测量物体表面温度分 布的特种涂层材料，是一种重要的非干涉式表面温度 测量方法。
1.根据变色后的颜色的稳定性，可以分为可逆型和 不可逆型示温涂层材料两大类。
2.根据颜色变化多少可分为单变（准确）和多变 （可显示温度变化）示温涂层。 优点：简单、快速、方便、直观、不影响被测件。
2、一形般成涂来层说颗粒，与在同一种涂层中紧，密以接触上（原四子种晶格结常数合范方围） 颗 (涂式粒层之自有间身的可结内合能聚强力同度)。时存微在扩，散但结仍合然以颗变粒形机撞、击高械基温结体等表条合面件，，为由在主于界紧面。密上的造接成触微、
小的扩散，增加颗粒和基体的结合力
涂层自身结合强度＞涂 层与基体的结合强度。
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涂层——材料的“外衣”
下表列举涂层材料与基体材料的匹配，分别在N2和He作为工作气体 时，涂层与基体的结合强度。
源自：航天振邦
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涂层——材料的“外衣”
涂层的分类及应用
PART 03
14
涂层——材料的“外衣”
按功能分类
1.耐磨损涂层 2.高温抗氧化涂层 3 抗大气和浸渍腐蚀涂层 4.电导和电阻涂层 5.恢复尺寸涂层 6.耐化学腐蚀涂层
刀具性能的关键指 标硬度和强度之间总 存着矛盾，硬度高的 材料强度低，而提高 强度往往是以硬度的 降低为代价。
为了解决这种矛盾， 更好地提高刀具的切 削性能，从而提出硬 质合金涂层的概念。
硬质合金涂层刀具
17
源自：百度图片
硬质合金涂层
概念
在硬质合金刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨 性好的金属或非金属化合物薄膜（如 TiC ，TiAIN ， Al2O3 等）的涂层刀具，结合了基体高强度、高韧性和涂 层高硬度、高耐磨性的优点，降低了刀具与工件之间的摩 擦因数,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。
注意！防止电磁干扰并不只是用于“隐形”， 还包括屏蔽吸收日常生活中的各种电子元器件 的电磁辐射，保护人类和各种器件。
21
涂层——材料的“外衣” 目前的研究进展：
碳系纤维是目前纤维吸波领域的研究热点； 聚合物吸波材料，提高其自身磁损耗主要 利用聚合物与一些磁性粉末有铁氧体及复合磁粉 等复合, 提高自身磁损耗； 纳米吸波材料，吸波特性由晶格电场热运 动引起的电子散射、杂质和晶格缺陷引起的电子 散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应导 致。美国已研制出第4代纳米吸波材料“超墨粉”（碳纳
特殊功能：指的是特种涂层材料的功
能，集中体现在与国防军工相关的应用 领域。如，电磁屏蔽，吸收雷达波，舰 船防污，耐高温隔热，甲板防滑，自清 洁等
涂层——材料的“外衣”
涂层材料发展历史
天然成膜物质使
用期 17世纪前
01
03 合成树脂涂料时期 19世纪中期至今
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涂料工业的形成 02 18世纪-19世纪初期
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图2.纳米复合涂层结构
非晶包覆层
10
涂层——材料的“外衣” 涂层与基体的结合
1、涂层与基体表面
机பைடு நூலகம்结合
熔融状态的高温微粒子高速撞到基体 表面凸点，微粒子变形，同时粒子冷 凝收缩咬住凸点，形成机械结合
的结合(涂层结合强 度)
金属键结合
高温、高速的喷涂材料颗粒，撞击洁净 的基体表面，颗粒变形，并与基体表面
官方资料，F22整体机身，涂抹隐身涂料，或使用吸波材 料的面积占总机身的96%，是目前世界上，隐身能力最强的 战斗机？？？置中国的歼-20战机于何地？
20
涂层——材料的“外衣”
电磁波吸收涂层
吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能 量 , 通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为 热能或其他形式的能量而达到防止电磁干扰的 涂层材料。
23
涂层——材料的“外衣”
可逆型示温涂层：无机变色颜料，利用晶型转变原理变色; 有机变色涂层应用更广。在一定的温度范围内可以使用多次。
应用广泛, 除在工业生产中起示温报警作用之外 ,还为美化生活提供条件 , 提高装饰性 、趣味性 ,可以制作变色衣料、变色茶杯 、防伪标签等
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涂层——材料的“外衣”
越来越多的关注
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工件表面在高温、高速的颗粒作用下，
微焊接结合 达到较高的温度甚至熔化,形成了
“微焊接”结合
11
涂层——材料的“外衣”
源自：航天振邦
不同涂层材料与不同基体材料匹配喷涂粒子变形示意图
具有塑性的粉末粒子在一定的喷涂速度下，无论是碰撞在光滑的还是 粗糙的刚性（如不锈钢等）基体材料上，均将是产生塑性变形，在基体表 面上形成涂层；而具有塑性或刚性的涂层材料粒子在一定喷涂速度下，碰 撞在光滑的软（铝、铜等）基体材料上，均将产生嵌入式或嵌入式变形， 形成涂层。两者具有不同的结合强度。
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因此，涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性，延 长了刀具的寿命，这是切削刀具发展的又一次变革。
视频
18
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F-22猛禽战机为何能够隐身？
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涂层——材料的“外衣”
电磁波吸收涂层
所谓“隐身”是相对而言，即通过在战机机身涂抹隐身 涂料，或者使用吸波材料制造机身，并通过物理学原理对机 身的结构进行优化，使机身的横截面降到最低，从而减少雷 达反射面，或完全规避雷达探测(因雷达性能而定），达到 “隐身”的效果。
涂层 ———材料的“外衣”
汇报人： PH
CONTENTS
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1 涂层简介 2 结构及与基体结合方式 3 涂层的分类及应用 4 前景与展望
3
涂层——材料的“外衣”
PART 01
涂层的概念
从广义上讲，涂层是施涂于 基体材料上的产生的连续的固态 膜，这种施涂技术包括化学施涂、 物理施涂和生物施涂。
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涂层——材料的“外衣”
涂层材料的应用
硬质合金涂层 电气绝缘涂层
电磁功能涂层 防腐涂层
电磁波屏蔽涂层和导电涂层 电磁波吸收涂层 磁性涂层
热功能涂层 耐热、阻燃、示温、保温
光学功能涂层
机械功能涂层 可粘结、防破损、可剥离、润滑、防滑、消
音减震等
界面功能涂层
1616
涂层——材料的“外衣” 硬质合金涂层
不可逆型示温涂层：采用Ni、Fe、Cu、Cr、Mn、Pb等 的盐类作颜料这类不可逆性示温涂料适用于记录化学反应 器等装置不能测定的温度，以及不能用眼来观察控制温度 变化的部位。如，某发动机燃烧室实验效果。
实验前示温涂料颜色
实验后示温涂料颜色
图片源自:中国涂料 2010,25卷，第5期
涂层——材料的“外衣” 光学功能涂层之循环反射涂层
施涂前的涂层材料通常为 气、液、固三种状态，需要根据 施涂的基质选择涂层材料的种类 和状态。
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涂层——材料的“外衣”
源自：百度图片
5
涂层——材料的“外衣”
保护：机械冲击、划伤、冲刷、
腐蚀等物理或化学的损害
装饰：改变底材的外观、色彩、光
泽、质感、表面花纹等美术和装饰效 果，满足用户多样化和个性化的需求
涂层——材料的“外衣”
循环反射涂层
道路反射涂层夜间、阴天效果实拍
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涂层——材料的“外衣”
界面功能涂层之防水防污自洁涂层
随着德国植物学家巴特洛特自上世纪七十年代发现 荷叶表面的特殊结构有自我清洁功能一一即“荷叶效应” 以来，水稻叶、海鸟羽毛、草莓结构等陆续被人们认知 和研究。人们将这种不沾水，且水滴可以自己滚落的现 象称为超疏水现象，将具有这种性质的表面称为超疏水 表面。
循环反射涂层是一类利用微玻璃珠的循环反射(光波经折射和反射后重 新折向光源方向)性质的制作而成，它可用作道路标志和标牌涂饰，用 以反射汽车头灯的光，以保证夜间或雨天的交通行车安全，也可涂覆 于防护墙、电线杆、路缘石等混凝土面和栏杆、桥墩、广告牌等金属 表面。
图3.玻璃珠的光循环反射示意图 图片源自：百度图片 26
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涂层——材料的“外衣”
涂层的结构及 与基体的结合方式
PART 02
8
涂层——材料的“外衣”
涂层的结构类型
纳米多层 结构
纳米复合涂 层结构
多层结构 单层结构
梯度结构
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图1. 涂层结构示意图 9
涂层——材料的“外衣”
纳米复合涂层
纳米晶
非晶包覆层限制了纳 米晶的滑移使得涂层 硬度大幅提高，同时 兼具非晶的韧性
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双疏涂层由于其对于水和油的同时疏离作用，超疏 水（油）性涂层一般指与水（油）滴的接触角大于150° 且滚动角小于10°的表面，比起单纯的超疏水涂层更容 易应用于日常生活以及工业生产当中。
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涂层——材料的“外衣” 界面功能涂层之防水防污自洁涂层
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图4.（a）荷叶超疏水表面自清洁现象（右）及示意图（左）， （b）水滴在非超疏水光滑表面的滚动示意图。