增透膜通常百富策略白菜网在太阳能发电体系的核心部件，如集热管、光伏盖板上，作用是提升发电器件对太阳光的吸收效率，从而提高发电的效率[1,2,3]。在实际的百富策略白菜网中，增透膜容易受到水蒸气、灰尘等外部因素干扰，导致使用效率和使用寿命降低。为提高增透膜在防水、防灰尘等方面的性能，近年来针对具有超疏水性质的增透膜一直在被大力的研究和开发中。通常获得超疏水表面的2种方式：1）在疏水表面构建微纳级别的粗糙结构；2）在有微纳粗糙结构的基底上修饰表面能低的物质[4,5,6]。向增透膜表面引入甲基可以降低薄膜表面能达到疏水的效果，其中MTES即为一种在sol-gel法制备增透膜过程中较为常用的引入疏水基团—CH3的疏水剂。张欣向等[7]用TEOS和MTES作为共前驱体、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为模板剂制备出了酸催化的Si O2溶胶，并通过浸渍提拉镀膜结合自组装技术，制得了在400～1000 nm波长范围内透过率为98.7%、接触角为85°的增透膜；黄玉萍等[8]以TEOS作前驱体，MTES作为有机改性剂，Triton®X-100作模板剂，用酸催化的溶胶凝胶法制备出了接触角为93°、530 nm处最大透过率为99.6%的多孔二氧化硅增透膜。目前这些研究仍不太适用于需高温烧结的增透膜生产制备方法，且疏水效果还不够理想。因此本文研究了疏水剂MTES与TEOS不同物质的量之比对疏水性能的影响，并探究了疏水性能与表面粗糙度的关系。

正硅酸乙酯（TEOS)(AR，国药集团化学试剂有限公司），无水乙醇（AR，北京化工厂），氨水（AR，含量25%，天津市永大化学试剂有限公司），盐酸（AR，北京化工厂），甲基三乙氧基硅烷（MTES)(98%，上海麦克林生化科技有限公司）。

向已配好的溶胶中加入甲基三乙氧基硅烷，添加比例按MTES/TEOS物质的量之比分别为1∶10、1∶5、1∶2、1∶1加入，在室温下搅拌6 h制得疏水溶胶。玻璃基片用去离子水、无水乙醇分别超声15 min并吹干，随后用浸渍提拉法提拉镀膜，并在500℃热处理30 min，自然冷却得到疏水的增透膜。

利用S-4800型冷场发射电子显微镜（SEM）（日立公司）观察改性前后增透膜的表面形貌变化。使用Dimension Icon型原子力显微镜（AFM）（布鲁克公司）观察改性前后增透膜表面粗糙度的变化。采用Nicolet is50型傅立叶变换红外光谱仪（赛默飞公司）测定改性前后增透膜的化学性质的变化。通过UV3600型紫外-可见-近红外分光光度计（日本岛津公司）测量增透膜的透过率曲线，分析改性前后增透膜的透过率变化情况。利用JC2000C4型接触角测量仪（上海中晨技术设备有限公司）测定改性前后增透膜对水的接触角。

图1是MTES/TEOS不同物质的量之比的薄膜表面微观形貌照片。从图1可看出未添加MTES的样品表面颗粒分布及粒径尺寸较为均匀，而5组样品表面均会产生Si O2颗粒的缩聚现象，其中MTES/TEOS物质的量之比分别为1∶10及1∶5的2组样品缩聚现象尤为明显，这2组样品表面形貌非常疏松。而随着添加比例继续增大到nMTES∶nTEOS=1∶2后，样品表面又从疏松的形貌变为逐渐紧密均匀的形貌。通过图1可发现物质的量之比分别为0∶1、1∶10、1∶5、1∶2和1∶1的5组样品随着MTES添加量的增加，溶胶的交联程度会随之增大，Si O2颗粒的缩聚也会更加明显，因此表面孔隙度应该逐渐增大；但随着MTES的增加，其水解缩聚形成的二维结构填充进了本身薄膜的三维结构中[9]，使表面孔隙度出现了先增加后减小的趋势。

图2为原子力显微镜下添加不同量MTES的薄膜表面形貌照片。通过原子力显微镜的测试结果计算得到均方根粗糙度，其变化趋势如图3所示，当MTES/TEOS物质的量之比分别为0:1、1∶10、1∶5、1∶2和1∶1时，增透膜表面粗糙度Rq对应分别为11.0、17.9、20.3、13.8、11.7 nm。从计算结果可看出没添加MTES的样品粗糙度较小，而添加了MTES的样品表面粗糙度开始升高明显，且随MTES添加量的增加粗糙度增加；继续添加MTES至nMTES∶nTEOS=1∶2时粗糙度又明显降低至与未添加时接近的水平。通过对表面形貌的三维照片以及接触角的测试结果相结合，可看出当MTES的添加量较少时，粗糙度出现明显增加，而此时接触角的变化并不明显；随着MTES添加量的持续增加，粗糙度又发生了明显变化，即变回到与未添加MTES时相当的水平，但接触角在此时却有明显增大。

图4是有无添加剂MTES的增透膜红外图谱。从图4可看出改性前/后在3441和1634 cm-1附近的吸收峰代表着—OH基团的反对称伸缩振动和弯曲振动，在1081、804及461 cm-1附近的吸收峰分别对应着Si—O—Si键的反对称伸缩、对称伸缩和弯曲振动。而对于疏水的增透膜来说，在2977、1278及780 cm-1的吸收峰可以对应为C—H键的伸缩和弯曲振动以及Si—C键的伸缩振动。通过两条曲线对比可以发现，加入MTES后，在3441和1634 cm-1附近的吸收峰明显变宽且强度减弱，且出现了明显的甲基对应的吸收峰，因此可以说明甲基的确在薄膜表面发生了对羟基的取代，并修饰到了二氧化硅粒子表面上。

结合2.2节可知，添加量为nMTES∶nTEOS=1∶2的样品表面粗糙度与没有添加剂时相比变化并不大，然而随着甲基对羟基的取代，疏水性能发生了较明显的转变。

未添加疏水剂的Si O2增透膜会有大量的羟基堆积在表面上，加入MTES后，MTES及TEOS的中间产物发生了缩聚反应，从而将具有低表面能的甲基引入到了Si O2胶粒网络中，具体的反应如式（1）～式（3）所示。

水解反应：

缩聚反应：

结合2.3节可知，MTES的加入的确使甲基被引入到了Si O2胶粒网络中，因此能够实现疏水的功能。

图5为不同MTES添加量的增透膜接触角测试照片，表1为通过量角法及量高法测出的对应接触角值。从图5和表1上可以看出，当添加MTES比例较小时，接触角也较小，且在nMTES∶nTEOS=1∶10时接触角变化很小。随着添加比例的增加，接触角开始明显增大，且在nMTES∶nTEOS=1∶2时达到最大值118.00°。继续增大MTES添加量，接触角出现减小的趋势。接触角发生变化是因为原本未改性的增透膜表面有大量羟基，羟基属于亲水基团，而经过MTES改性之后，引入了大量的疏水基团甲基，由于甲基基团的存在使得薄膜能够防止薄膜从空气中吸附极性的污染物，从而提高薄膜疏水性能[10]。一开始随着MTES添加比例的增加甲基会不断地替代羟基，从而使接触角增大，并在nMTES∶nTEOS=1∶2时接触角达到最大，为118.00°。继续增加MTES添加比例，接触角开始降低，在nMTES∶nTEOS=1∶1时接触角达到92.75°。结合扫描电镜结果观察薄膜的形貌及原子力显微镜测试结果可以推测出，接触角减小的情况可能是因为TEOS先水解缩聚形成含羟基的三维网络结构SSii OO2颗粒，而后MMTTEESS水解缩聚形成含甲基的二维平面结构，随着MMTTEESS添加量的增加，当MMTTEESS含量较大时，Si O2颗粒的三维网络被后形成的二维平面结构填充而使表面变得更光滑。由Wenzel公式[11]可知，对于疏水的表面，随着表面粗糙度的降低接触角会变得更低。

图6是添加不同比例的MTES得到的接触角大小与全光谱范围内透过率双坐标。从图6可看出MTES∶TEOS物质的量之比为0∶1、1∶10、1∶5、1∶2、1∶1时，在250～2500 nm全光谱范围内平均透过率分别为对应为97.16%、97.10%、96.13%、95.95%、95.81%。这证明了疏水剂的加入会使增透膜透过率有一定降低，并且随着MTES添加量的增加，增透膜透过率会呈现逐渐降低的趋势。综上，MTES/TEOS物质的量之比为1∶2时增透膜的接触角可达118.00°，且透过率在全光谱范围内仍有95.95%，综合性能最好。

11）红外光谱分析显示薄膜结构中含有低表面能的甲基，使增透膜达到疏水效果。

2）原子力显微镜测试结果说明在该工艺条件下粗糙度的变化范围并不大，在此范围内粗糙度的变化对疏水性能的影响并不明显。

3）随着MTES/TEOS摩尔比逐渐增大，水接触角先增大后减小；透过率逐渐降低。在比例为1∶2时接触角和透过率的综合性能是最好的，水接触角达到118°，透过率达到95.95%。该增透膜经过高温烧结后仍然具有疏水性能，具有一定的工程百富策略白菜网价值。