發(fā)布時間：2020-04-20 19:12

【摘要】：超疏水表面材料因其較低的表面自由能帶來一系列獨特的物理化學(xué)性能,如防水,防污,防腐,防霜和防凍。這些性能賦予了材料諸多的使用優(yōu)勢,比如:做成疏水表面的車窗玻璃即使是在雨天也有良好的行車視野,超疏水的儀器設(shè)備不僅不會被腐蝕,而且還能延長使用壽命,同時能避免一些昂貴藥品粘附造成的浪費等等。制備超疏水材料的方法眾多,傳統(tǒng)的超疏水表面主要通過人工模仿構(gòu)建仿生的粗糙表面,再加以表面化學(xué)改性得到,然而人工制造的方法在結(jié)構(gòu)精密程度上有所欠缺,即便是借助當(dāng)今最先進的儀器設(shè)備也無法完全復(fù)刻天然生物所具有的多級復(fù)雜的結(jié)構(gòu),在某種程度上阻礙了超疏水的深度發(fā)展。本研究運用遺態(tài)材料學(xué)的思想,通過以自然界生物(荷葉,粽葉,白松木材)為模板,借助物理化學(xué)的方法改變其模板結(jié)構(gòu)的成分,制備出滿足我們需求的特定的具有原模板結(jié)構(gòu)的材料,并通過表面改性,完成疏水表面制備。本研究主要通過燒結(jié)、電鍍、金屬輔助刻蝕等方法分別制備出了具有荷葉和粽葉結(jié)構(gòu)的超疏水銅、鋅表面材料,以及具有白松木材相反結(jié)構(gòu)的錐狀單晶硅疏水表面。(1)采用自然界中的荷葉、粽葉為生物模板,通過高溫?zé)Y(jié)得到保留其結(jié)構(gòu)的碳材料,然后將該碳材料作為陰極,在其表面電鍍一層特定金屬層,再經(jīng)過氟硅烷表面改性成功制備具有原模板材料結(jié)構(gòu)的超疏水金屬表面;實驗還通過調(diào)節(jié)電鍍工藝參數(shù),探究不同電鍍參數(shù)對樣品形貌以及疏水性能的影響。(2)以白松木材為生物模板,通過浸漬燒結(jié)得到表面附著銅顆粒的Cu/C材料,并以該材料作為輔助,采用化學(xué)刻蝕法在單晶硅表面刻蝕得到具有白松相反結(jié)構(gòu)的錐狀硅表面材料,并對其進行氟硅烷處理,研究了其表面疏水性能。
【圖文】：

粗糙程度下的接觸角理論值，ｅ為楊氏方程的理論值，即本證接觸角。逡逑Ｗｅ邋ｎ邋ｚｅ邋１認為生際ｔｉｌｌ固液接觸為QR全接觸，即液休允令浸潤到丨卩彳體表丨（ｉｆ粗造逡逑結(jié)構(gòu)的間隙內(nèi)部，如圖１．２所示為Ｗｅｎｚｅｌ模型，，因此固液的實際接觸而積要大逡逑于幾何投影面積，即ｒ＞ｌ。逡逑由以上方程可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)本證接觸角０＞９0°，固體表面會由粗糙度的增大逡逑而表現(xiàn)得更加疏水；當(dāng)０＜９0°，固體表面會由粗糙度的增大而表現(xiàn)得更親水。逡逑」．—」１—丨＿逡逑圖１．２邋Ｗｅｎｚｅ丨模型逡逑１．４．３邋Ｃａｓｓｉｅ邋模型逡逑Ｃａｓｓｉｅ在Ｗｅｎｚｅｌ模型的理論基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，提出研究了組成的不均一性逡逑對表面浸潤性的影響，如圖１．３所示，認為這種組成非均一表面的浸潤性是各個逡逑組分浸潤性的加和，表觀接觸角（０＇）與各組分本征接觸角（ｅ0的關(guān)系如下：逡逑ＣＯＳｅ＾ａｉＣＯＳＱｉ＋ａｉＣＯＳｅａ逡逑ｃｕ是構(gòu)成表面各組分的g.量分數(shù)，ａｉ＋ｏｔ２＝ｌ。逡逑~栧義希擼恚酰酰裕裕椋睿咤義賢跡保沖澹茫幔螅螅椋迥Ｐ灣義希保黨杷礱嫻鬧票阜椒ㄥ義暇弒復(fù)植誚峁購?fù)低钡a婺蓯侵票賦杷牧媳乇傅牧礁鎏跫

本文編號：2634865