CN109468615A - 纳米涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米涂层及其制备方法，该纳米涂层的制备方法包括：利用原子层沉积技术在基材表面的纳米二氧化硅涂层上沉积三甲基铝薄膜，其中，所述纳米二氧化硅涂层通过等离子体增强化学气相沉积法制备得到。上述方法通过采用等离子增强化学沉积法单独涂覆形成纳米二氧化硅，进而使得纳米涂层能够在基材表面的附着力强，再对稳定的纳米二氧化硅涂层表面原子层沉积技术沉积三甲基铝薄膜。而相对于纳米二氧化硅涂层，三甲基铝薄膜与纳米二氧化硅涂层表面结合后形成的纳米涂层表面水接触角的变大，并且通过控制三甲基铝薄膜沉积的厚度，可以控制纳米涂层表面水接触角的大小，进而可实现纳米涂层从超亲水性到超疏水性的控制。

Description

纳米涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域，具体而言，涉及一种纳米涂层及其制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展，工业发达，使得人们的生活越来越好。然而，在这些工业迅速发展的同时，也给人们生活带来了不可忽视的负面影响。尤其是现在存在的各种污染随处可见，其中空气中越来越多的粉尘显得格外突出。污染物经常吸附一些暴露在空气中的建筑玻璃墙面经常需要需要人工去清理，这不仅仅会浪费大量的人力和财力，而且会给清洁工人们带来一定的危险。此时，如果能在这些暴露在空气中的物体表面加以一些自清洁涂层是非常有必要的。自清洁涂层主要是通过涂层表面的亲水性或疏水性来达到的。但现有技术中制备亲水性或疏水性涂层时，其附着力较差，且亲水性或疏水性较固定，不能实现对涂层表面水接触角大小的有效控制。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种纳米涂层及其制备方法，以使得制备该纳米涂层使得其具有强附着力，且制备过程可有效控制纳米涂层表面水接触角大小。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供了一种纳米涂层的制备方法，其包括：
利用原子层沉积技术在基材表面的纳米二氧化硅涂层上沉积三甲基铝薄膜，其中，所述纳米二氧化硅涂层通过等离子体增强化学气相沉积法制备得到。
本发明还提供了一种纳米涂层，其由上述纳米涂层的制备方法制备得到。
通过采用等离子增强化学沉积法单独涂覆形成纳米二氧化硅，进而使得纳米涂层能够在基材表面的附着力强，再对稳定的纳米二氧化硅涂层表面原子层沉积技术沉积三甲基铝薄膜。而相对于纳米二氧化硅涂层，三甲基铝薄膜与纳米二氧化硅涂层表面结合后形成的纳米涂层表面水接触角的变大，并且通过控制三甲基铝薄膜沉积的厚度，可以控制纳米涂层表面水接触角的大小，进而可实现纳米涂层从超亲水性到超疏水性的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是对比例2和本发明实施例3-6的纳米涂层表面水接触角曲线图；
图2是本发明实施例3的纳米涂层表面水接触角图谱；
图3是本发明实施例4的纳米涂层表面水接触角图谱；
图4是本发明实施例5的纳米涂层表面水接触角图谱；
图5是本发明实施例6的纳米涂层表面水接触角图谱。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施方式的涉及的纳米涂层及其制备方法进行具体说明。
本发明的一些实施方式提供了一种纳米涂层的制备方法，其包括：
利用原子层沉积技术在基材表面的纳米二氧化硅涂层上沉积三甲基铝薄膜，其中，纳米二氧化硅涂层通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备得到。
现有的具有疏水性涂层主要是直接将具有疏水性能的涂料，涂覆在物体的表面，例如，将通过修饰剂修饰后具有疏水性能的材料附着物体表面形成涂层。但是上述方法形成的涂层存在附着力差，透光性不好的特点。发明人经过研究发现，上述方法造成附着力差的主要原因可能在于：具有疏水性的涂料通常是经过修饰改性或多种成分的组合物，其只能通过常规的涂覆方法涂覆后凝固在物体表面，并且超疏水涂层一般涂覆的要求都是厚度极薄，因此，很难达到较佳的附着力，同时，由于其成分的疏水性通常通过改性得到，因此其不能采用化学沉积等方法直接沉积得到附着力强的涂层。而具有超疏水性或超亲水性的涂层，得到的亲水或疏水性能相对比较固定，即表面水接触角的大小不能实现有效控制。发明人在上述问题的基础上，创造性地提出了先采用等离子体增强化学气相沉积法沉积形成纳米二氧化硅涂层，等离子体增强化学气相沉积法基本温度低，沉积速率快，成膜质量好，针孔较少，不易龟裂，且由于是单独形成纳米二氧化硅，使得使其能够具备强附着力，解决改性后涂料直接附着附着力差的问题，然后在形成的纳米二氧化硅涂层的表面通过原子层沉积技术沉积三甲基铝薄膜，进而使得纳米二氧化硅涂层由亲水性向疏水性改变，并且通过控制三甲基铝薄膜的沉积厚度，进而达到对形成的纳米涂层表面水接触角大小的控制，进而可实现纳米涂层从超亲水性到超疏水性的控制，当沉积厚度达到0.8nm以上时，即可具有超疏水性能。
根据一些实施方式，为了使得形成的纳米二氧化硅涂层能够具有较佳的附着力和涂层的均匀性，纳米二氧化硅涂层通过以下步骤制备得到：将材置于等离子体增强化学气相沉积腔室中，以SiH4和N2O为反应气源进行沉积。通过SiH4和N2O为反应气源进行沉积可以具有较佳的沉积效果，形成附着力强的涂层。
进一步地，一些实施方式中，作为反应气源的SiH4和N2O的体积比可为1：0.1-5，更优选1：0.1-2。例如，SiH4和N2O的体积比可为1：0.2，1：0.3，1：0.4，1：0.5，1：0.6，1：0.7，1：0.8，1：0.9，1：1.0，1：1.1，1：1.2，1：1.3，1：1.4，1：1.5，1：1.6，1：1.7，1：1.8，1：1.9，1：2.0，1：2.5，1：3.0，1：3.5，1：4或1：4.5。
根据一些实施方式，基材选自石英玻璃、硅片、云母片、陶瓷和聚乙烯中的一种。根据一些实施方式，为了达到最佳的沉积效果，在进行等离子体增强化学气相沉积之前，对基材的表面进行清洗，并烘干。
进一步地，在等离子体增强化学气相沉积过程中，其参数的选择也在一定程度上影响沉积的效果，例如，涂层的均匀性，涂层的厚度，以及涂层的附着效果等等，因此，本发明的一些实施方式中，为了使得形成的纳米二氧化硅涂层达到最佳的附着效果，等离子体增强化学气相沉积法采用的沉积温度为30-300℃，优选100-200℃，更优选120-180℃，例如，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，90℃，100℃，110℃，120℃，130℃，140℃，150℃，160℃，170℃，180℃，190℃，200℃，240℃，或280℃。射频电源功率为20-200W，优选60-80W，更优选65～75W，例如，30W，40W，50W，60W，70W，80W，90W，100W，110W，120W，130W，140W，150W，160W，170W，180W，或190W。工作压强为10-150Pa，优选80-100Pa，更优选85-95Pa，例如，15Pa，20Pa，25Pa，40Pa，65Pa，70Pa，80Pa，90Pa，100Pa，110Pa，120Pa，130Pa，或140Pa。沉积时间可为1-10min，优选5-10min，更优选6-9min，例如，沉积时间为1min，2min，3min，4min，5min，6min，7min，8min，9min，或10min。
根据一些实施方式，三甲基铝薄膜的厚度为0.1-1nm，优选0.8～1nm，三甲基铝薄膜的厚度越大，其表面水接触角越大，即疏水性能越强。
进一步地，一些实施方式中，利用原子层沉积技术沉积三甲基薄膜具体包括：
将纳米二氧化硅涂层放入原子层沉积设备的反应腔体内，氩气进行第一次吹扫，再采用三甲基铝为第一前驱体，加热形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体对纳米二氧化硅涂层进行第一次脉冲和第一次暴露，再用氩气进行第二次吹扫；再以去离子水为第二前驱动体，以脉冲形式送入反应腔体对所述纳米二氧化硅涂层进行第二次脉冲和第二次暴露，再用氮气进行第三次吹扫，完成一次沉积循环，重复沉积循环10-10000次，然后再进行所述第一前驱体半个循环沉积，暴露，吹扫。
进一步地，第一次脉冲的时间为0.05-0.2s，第一次暴露的时间为5～15s；第二次脉冲的时间为0.01-0.2s，第二次暴露的时间为5～15s。上述脉冲时间和暴露时间可以保证沉积的均匀性，进而保证沉积达到的疏水性效果。
根据一些实施方式，加热三甲基铝的温度为100-200℃。
根据一些实施方式，第一次吹扫时间为1-10min，第二次吹扫时间为15-30s，第三次吹扫时间为20-40s。
进一步地，一些实施方式中，重复沉积循环的次数为1000～10000次。在该循环次数下，使得得到的纳米涂层能够具有很强的超疏水性，且纳米涂层的厚度也比较合适。
本发明的一些实施方式，利用原子层沉积技术沉积三甲基薄膜可具体包括：
将纳米二氧化硅涂层放入温度为100-200℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的氩气吹扫1-10min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到100-200℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s，暴露时间为5-15s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫15-30s；离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.01-0.2s，暴露时间为5-15s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫20-40s，完成一次沉积循环，重复沉积循环10-10000次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫。
本发明的一些实施方式还提供了一种纳米涂层，其由上述纳米涂层的制备方法制备得到。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为80sccm，N2O气流量为150sccm，沉积温度为150℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为5min。即可制备得纳米SiO2涂层。
将上述中制备的纳米SiO2涂层放入温度为190℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到180℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.15s，暴露时间为14s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫30s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.18s，暴露时间为14s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫40s，完成一次沉积循环，重复沉积循环1100次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫，得到纳米涂层。
实施例2
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为150℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为5min。即可制备得纳米SiO2涂层。
将上述中制备的纳米SiO2涂层放入温度为110℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到110℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.1s，暴露时间为6s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫16s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.1s，暴露时间为6s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫30s，完成一次沉积循环，重复沉积循环6000次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫，得到纳米涂层。
实施例3
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为100℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为5min。即可制备得纳米SiO2层。
将上述中制备的纳米SiO2层放入温度为150℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到120℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.08s，暴露时间为8s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫15s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02s，暴露时间为10s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫25s，完成一次沉积循环，重复沉积循环50次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫，得到纳米涂层。
实施例4
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为150℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为5min。即可制备得纳米SiO2层。
将上述制备的纳米SiO2层放入温度为150℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到120℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.08s，暴露时间为8s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫15s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02s，暴露时间为10s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫25s，完成一次沉积循环，重复沉积循环100次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫，得到纳米涂层。
实施例5
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为200℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为10min。即可制备得纳米SiO2层。
将上述制备的纳米SiO2层放入温度为150℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到120℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.08s，暴露时间为8s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫15s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02s，暴露时间为10s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫25s，完成一次沉积循环，重复沉积循环500次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫，得到纳米涂层。
实施例6
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为200℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为10min。即可制备得纳米SiO2层。
将上述制备的纳米SiO2层放入温度为150℃的原子层沉积设备的反应腔体内，用纯度为99.999％的压气吹扫5min，然后采用纯度为98％的三甲基铝为第一前驱体，将三甲基铝加热到120℃形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体，脉冲时间为0.08s，暴露时间为8s，再用纯度为99.999％的氩气吹扫15s；去离子水为第二前驱体，以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02s，暴露时间为10s，再用纯度为99.999％的氮气吹扫25s，完成一次沉积循环，重复沉积循环1000次。最后，再进行第一前驱体半个循环脉冲沉积，暴露，吹扫。
对比例1
将纳米SiO2材料置于γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与乙醇体积比为1：5的溶液中，120℃下反应10h，取出，得到涂料，在石英玻璃表面涂覆一层上述涂料，在80℃下烘烤20min成膜。
对比例2
先将石英玻璃基材表面进行清洗洁净后，将其放进PECVD腔室内，在沉积条件为：SiH4气流量为100sccm，N2O气流量为160sccm，沉积温度为200℃，射频功率为60W，工作气压为80Pa，沉积时间为10min。即可制备得纳米SiO2层。
通过附着力测试仪对实施例1～3和对比例1的玻璃进行测试，结果如表1所示：
组别 附着力大小(MPa)
实施例1 87.9
实施例2 86.3
实施例3 87.2
对比例1 38.2
由此可知，本发明的实施方式相对于常规涂覆方式其附着力增强了两倍以上。
通过对对比例2和实施例3-6的纳米涂层的表面水接触角进行检测，检测结果如图1所示，且图2、图3、图4和图5分别依次为实施例4-6的纳米涂层表面的水接触角图谱。
由图1-图5可知，当其他制备条件和参数相同时，随着沉积循环次数的增加即三甲基铝薄膜的沉积厚度增加，纳米涂层表面水接触角逐渐增大，当沉积循环次数达到1000次时，纳米涂层表面达到超疏水性。
综上所述，通过采用等离子增强化学沉积法单独涂覆形成纳米二氧化硅，进而使得纳米涂层能够在基材表面的附着力强，再对稳定的纳米二氧化硅涂层表面原子层沉积技术沉积三甲基铝薄膜。而相对于纳米二氧化硅涂层，三甲基铝薄膜与纳米二氧化硅涂层表面结合后形成的纳米涂层表面水接触角的变大，并且通过控制三甲基铝薄膜沉积的厚度，可以控制纳米涂层表面水接触角的大小，进而可实现纳米涂层从超亲水性到超疏水性的控制。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种纳米涂层的制备方法，其特征在于，其包括：
利用原子层沉积技术在基材表面的纳米二氧化硅涂层上沉积三甲基铝薄膜，其中，所述纳米二氧化硅涂层通过等离子体增强化学气相沉积法制备得到。
2.根据权利要求1所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅涂层通过以下步骤制备得到：将所述基材置于等离子体增强化学气相沉积腔室中，以SiH4和N2O为反应气源进行沉积；
优选地，所述SiH4和所述N2O的体积比为1：0.1-5，更优选1：0.1-2；
优选地，所述基材选自石英玻璃、硅片、云母片、陶瓷和聚乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积法采用的沉积温度为30-300℃，优选100-200℃，更优选120-180℃；射频电源功率为20-200W，优选60-80W，更优选65～75W；工作压强为10-150Pa，优选80-100Pa，更优选85-95Pa；沉积时间为1-10min，优选5-10min，更优选6-9min。
4.根据权利要求1所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝薄膜的厚度为0.1-1nm，优选0.8～1nm。
5.根据权利要求1所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，利用所述原子层沉积技术沉积所述三甲基薄膜具体包括：
将所述纳米二氧化硅涂层放入原子层沉积设备的反应腔体内，氩气进行第一次吹扫，再采用三甲基铝为第一前驱体，加热形成蒸汽，以脉冲形式将三甲基铝蒸汽送入反应腔体对所述纳米二氧化硅涂层进行第一次脉冲和第一次暴露，再用氩气进行第二次吹扫；再以去离子水为第二前驱动体，以脉冲形式送入反应腔体对所述纳米二氧化硅涂层进行第二次脉冲和第二次暴露，再用氮气进行第三次吹扫，完成一次沉积循环，重复沉积循环10-10000次，然后再进行所述第一前驱体半个循环沉积，暴露，吹扫。
6.根据权利要求5所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，所述第一次脉冲的时间为0.05-0.2s，所述第一次暴露的时间为5～15s；第二次脉冲的时间为0.01-0.2s，所述第二次暴露的时间为5～15s。
7.根据权利要求5所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，加热三甲基铝的温度为100-200℃。
8.根据权利要求5所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，所述第一次吹扫时间为1-10min，所述第二次吹扫时间为15-30s，所述第三次吹扫时间为20-40s。
9.根据权利要求5所述的纳米涂层的制备方法，其特征在于，重复沉积循环的次数为1000～10000次。
10.一种纳米涂层，其特征在于，其由权利要求1～9任一项所述的纳米涂层的制备方法制备得到。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080248263A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Applied Microstructures, Inc. Method of creating super-hydrophobic and-or super-hydrophilic surfaces on substrates, and articles created thereby
US20110198736A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Asm America, Inc. Reactive site deactivation against vapor deposition
US20120263876A1 (en) * 2011-02-14 2012-10-18 Asm Ip Holding B.V. Deposition of silicon dioxide on hydrophobic surfaces
CN103726059A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 北方工业大学 一种镁合金表面复合膜的制备方法
CN104498895A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 国家纳米科学中心 一种超薄氮氧化硅膜材料及其制备方法和用途
CN108493105A (zh) * 2018-02-26 2018-09-04 清华大学 二氧化硅薄膜及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080248263A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Applied Microstructures, Inc. Method of creating super-hydrophobic and-or super-hydrophilic surfaces on substrates, and articles created thereby
US20110198736A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Asm America, Inc. Reactive site deactivation against vapor deposition
US20120263876A1 (en) * 2011-02-14 2012-10-18 Asm Ip Holding B.V. Deposition of silicon dioxide on hydrophobic surfaces
CN103726059A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 北方工业大学 一种镁合金表面复合膜的制备方法
CN104498895A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 国家纳米科学中心 一种超薄氮氧化硅膜材料及其制备方法和用途
CN108493105A (zh) * 2018-02-26 2018-09-04 清华大学 二氧化硅薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI-CHUN WANG等: "Hydrophilic/hydrophobic surface of Al2O3 thin films grown by thermal and plasma-enhanced atomic layer deposition on plasticized polyvinyl chloride (PVC)", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 *
XINGFANG XIAO等: "Durable superhydrophobic wool fabrics coating with nanoscale Al2O3 layer by atomic layer deposition", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *

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