發(fā)布時間：2021-12-19 14:27

　　近些年來,隨著科學的進步,人們發(fā)現(xiàn)自然中具有很多值得我們學習和研究的特殊表面,所以興起了仿生學的研究。在這之中,超疏水和水下超疏油表面因為其巨大的應(yīng)用前景得到了研究者的廣泛的關(guān)注,從而出現(xiàn)了一批仿生超疏水和水下超疏油表面。其中,這些水下超疏油表面因為表面的親水性化學組成和多尺度的微納米結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的水下超疏油性能,但是也因為水下超疏油表面對表面的微納米結(jié)構(gòu)的要求,導致得到的表面具有機械性能差、穩(wěn)定性差的缺點。二氧化硅納米粒子作為常見的無機納米粒子,其不僅本身可以用來構(gòu)筑微納米級別的粗糙度,還可以作為增韌材料增韌聚合物基體。更重要的是,通過不同的硅烷偶聯(lián)劑可以在其表面引入各種不同的官能團與不同單體進行反應(yīng),是構(gòu)建具有優(yōu)秀穩(wěn)定性或機械性能的水下超疏油表面的理想原料�；谝陨嫌^點,本論文在合成MPS（甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）-SiO2納米粒子的基礎(chǔ)上,分別以其為原料制備雙尺寸MPS-SiO2/PNIPAM雜化納米粒子并與環(huán)氧樹脂混合制備了水下超疏油涂層,和具有3D網(wǎng)絡(luò)的半互穿MPS-SiO2/CS/P（AM-co-AA;）水下超疏油性納米復合水凝膠。希望通過構(gòu)建具有3D結(jié)構(gòu)的微納米尺... 

【文章來源】：湖北大學湖北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１接觸角示意圖??

１．２．２魚鱗??在日常生活中我們可以發(fā)現(xiàn)魚可以在被油污染的水中保持清潔的表面。為了探尋原??因，人們對魚表面的魚鱗的化學組成和結(jié)構(gòu)進行了詳細的研究。如圖１－３?（ａ）人們發(fā)現(xiàn)，??魚鱗是由親水性羥基磷灰石、蛋白質(zhì)和一層薄薄的粘液構(gòu)成。魚皮表面由直徑為４＿５?＿??的魚鱗緊密排列組成＾２１］。掃描電鏡研宄顯示魚鱗表面存在微米級的乳突呈放射狀有序??排列，長度為１００－３００?ｕｍ，寬度為３０－４０Ｐｍ?（圖１－３?０＞））。如果對乳突進一步放大，??可以發(fā)現(xiàn)乳突表面還存在納米級別的粗糙結(jié)構(gòu)（圖１－３?（ｃ））。在水下油滴在其表面的水??下油接觸角為１５６．４°?±?３．０°，而在空氣中其表面是超親油的。對于這種特殊性，人們??認為水在其中起到很大的作用，在水中時，水浸入表面的微納米粗糙結(jié)構(gòu)中，對油滴潤??濕表面的傾向具有排斥力，形成油－水－固三相復合界面，從而具有超疏油的性能。通過??對魚鱗的分析，人們通過使用聚丙烯酰胺進行簡單的二次覆形，光引發(fā)聚合制備了具有??魚鱗微納米表面結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺水凝膠。該表面在水下顯現(xiàn)超疏油的性能，其對油的??接觸角大于１５０°。??５??

除了魚鱗和荷葉外，研宄者發(fā)現(xiàn)蛤蜊貝殼大腦皮層覆蓋區(qū)具有水下低粘附超疏油性??ｆ２２＿２４］。蛤蜊貝殼的內(nèi)表面分為兩個區(qū)域，如圖１－４?（ａ）所示，外面一圈是光滑的邊緣區(qū)，??容易粘附油滴。與外面一圈相比，里面是呈現(xiàn)低粘附性超疏油性能的粗糙表面。通過對??其表面進行ＳＥＭ的測試，發(fā)現(xiàn)光滑的邊緣區(qū)由微米級別的葉子狀片物質(zhì)組成。其邊緣??有一點傾斜，彼此分開，形成比較光滑的表面（圖１－４?（ｃ））。與之相反，內(nèi)部的粗糙區(qū)??域的ＳＥＭ圖顯示，其又微納米級別的塊狀物無規(guī)律的堆疊而成，形成了非常粗糙的表??面形貌。總所周知，貝殼主要由碳酸鈣組成，決定兩片區(qū)域?qū)τ徒佑|角的不同的主要原??因是其表面的形貌。從蛤蜊貝殼的表面得到靈感，Ｌｉｕ［％等人由蛤蜊貝殼的表面得到啟??發(fā)，使用氧化銅作為原料，通過簡單的氨水腐蝕，制備了高表面能的氧化銅涂層，該涂??層表面在水中對油的接觸角接近１６０°。??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Two-dimensional Nitrogen-doped Mesoporous Carbon/Graphene Nanocomposites from the Self-assembly of Block Copolymer Micelles in Solution[J]. Nan Wang,Hao Tian,Shu-Yan Zhu,De-Yue Yan,Yi-Yong Mai.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(03)
[2]基于超親水超疏油原理的網(wǎng)膜及其在油水分離中的應(yīng)用[J]. 袁騰,陳卓,周顯宏,涂偉萍,胡劍青,王鋒.  化工學報. 2014(06)
[3]超疏油表面研究進展[J]. 盧晟,李梅.  材料導報. 2013(11)
[4]仿生水下超疏油表面[J]. 薛眾鑫,江雷.  高分子學報. 2012(10)
[5]水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究進展[J]. 許利蘋,趙婧,張學記,王樹濤.  化學通報. 2012(07)
[6]HPMC水凝膠溶脹性能的影響因素研究[J]. 杜聰,賈曉輝,沈青.  纖維素科學與技術(shù). 2011(01)

博士論文
[1]金屬基體上超疏水表面的制備研究[D]. 錢柏太.大連理工大學 2006

碩士論文
[1]3D打印超疏水超親油多孔膜及其在油水分離中的應(yīng)用[D]. 呂娟.西南交通大學 2017
[2]海藻酸鹽基水凝膠的制備及其性能研究[D]. 秦承玲.東華大學 2017



本文編號：3544576