【摘要】：浸潤性作為固體表面一個非常重要的物理性質(zhì),對生產(chǎn)生活各個方面有著重要影響。材料表面浸潤性的影響因素大致可分為材料表面化學(xué)組成和表面微觀結(jié)構(gòu)兩個方面,而圍繞浸潤性的調(diào)控研究大多局限在單一改變材料表面的化學(xué)組成或者控制材料表面的粗糙程度,如何利用二者協(xié)同配合實現(xiàn)對浸潤性的調(diào)控,是一個值得重點研究的課題。另外,材料表面浸潤性除了受自身因素影響外與外界環(huán)境的復(fù)雜程度也是密不可分,由于固體在空氣中潤濕現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)的較早、潤濕機(jī)理較為簡單,開展的研究也相對較多,而固體在復(fù)雜環(huán)境中由于不同相作用較為復(fù)雜,使得浸潤調(diào)控過程相比在空氣中要困難的多,因此在復(fù)雜環(huán)境有關(guān)浸潤性調(diào)控研究相對較少。如何實現(xiàn)材料在復(fù)雜環(huán)境對浸潤性的智能調(diào)控也是目前浸潤性領(lǐng)域一個熱點問題。本文的第一部分我們先利用溶膠凝膠法與水熱法相結(jié)合的方式制備出具有單一晶型且形貌規(guī)整的納米氧化鋅陣列膜,利用納米ZnO的光致親水特性以及暗藏回復(fù)過程,實現(xiàn)了在簡單以及復(fù)雜環(huán)境中對浸潤性的可逆調(diào)控。實驗結(jié)果顯示,在空氣環(huán)境中,將制備的納米氧化鋅陣列膜在黑暗環(huán)境中放置7天其表面可以達(dá)到150°的超疏水浸潤狀態(tài),經(jīng)210 min紫外光照后發(fā)現(xiàn)表面羥基基團(tuán)和水含量增加,同時表面呈現(xiàn)出超親水浸潤性狀態(tài),暗藏后仍能保持超疏水性的回復(fù)。隨后用相同的方法在油相中也實現(xiàn)了浸潤性從超疏水到超親水的可逆調(diào)控。本文的第二部分利用模板法制備出具有微納米結(jié)構(gòu)的納米氧化鋅復(fù)合膜,重點研究了材料表面微結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化以及外界條件改變對浸潤性的影響,以及將二者結(jié)合起來實現(xiàn)對多種浸潤狀態(tài)的可逆調(diào)控。實驗選用E-51型環(huán)氧樹脂與納米ZnO復(fù)合的方式制備出表面具有微米級陣列的復(fù)合膜,利用納米ZnO的光致親水特性、暗藏及加熱回復(fù)過程實現(xiàn)了浸潤性從超疏水到超親水的可逆調(diào)控。在分析微結(jié)構(gòu)動態(tài)變化時,研究了外力作用微結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度形變浸潤性的變化情況,利用表面微結(jié)構(gòu)的改變實現(xiàn)了表面從超疏水到疏水的可逆調(diào)控,當(dāng)復(fù)合膜表面結(jié)構(gòu)發(fā)生倒伏時通過施加紫外光照和暗藏回復(fù)實現(xiàn)了浸潤性從疏水到親水的可逆變化,最終實現(xiàn)了多種浸潤狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)換。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文圖1-1 氧化鋅晶體結(jié)構(gòu)示意圖[20](a)巖鹽礦結(jié)構(gòu)；(b)閃鋅礦結(jié)構(gòu)；(c)纖鋅礦結(jié)構(gòu)其中氧化鋅納米線、納米薄膜一般指的是具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的納米氧化鋅材料，該材料具有很好的熱穩(wěn)定性以及非常優(yōu)異的壓電、光電等性能。如圖1-2 所示，纖鋅礦結(jié)構(gòu)氧化鋅具有 ZnO4鋅氧四面體結(jié)構(gòu)單元，鋅氧四面體中每個 Zn 原子與 4 個 O 原子按照四面體結(jié)構(gòu)在空間排列，O 原子屬六方緊密堆積結(jié)構(gòu)，Zn 原子相應(yīng)的會填充在相鄰 O 原子所構(gòu)成的四面體的 1/2 位置處，進(jìn)而形成正極面（Zn 原子）和負(fù)極面（O 原子），所構(gòu)成的（001）面的表面能最小

形成正極面（Zn 原子）和負(fù)極面（O 原子），，所構(gòu)成的（001）面的表面能最小，在 c 軸具有很強(qiáng)的極性。圖1-2 纖鋅礦氧化鋅結(jié)構(gòu)示意圖[20]1.2.2 氧化鋅合成制備方法目前氧化鋅納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以通過多種技術(shù)手段合成出來，如濕法化學(xué)方法[26, 27]、物理氣相沉積[28]、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）[29]、分子束外延（MBE）[29]、脈沖激光沉積[30]、濺射[31]、通量法[32]、靜電紡絲[33]、或者自上而下的蝕刻方法[34]。在這些技術(shù)中，物理氣相沉積和熔劑法通常需要高溫條件，可以容易地將催化劑或雜質(zhì)摻入到氧化鋅納米結(jié)構(gòu)中。金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積和分子束外延合成技術(shù)雖然可以產(chǎn)生高質(zhì)量的氧化鋅納米線陣列，但通常3
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ132.41;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姚晰;特殊浸潤性仿生智能響應(yīng)凝膠材料的制備與應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2014年

本文編號：2588348