超疏水材料被廣泛應(yīng)用于抗污、自清潔、防覆冰、抗生物黏著、防腐、降低流阻、液滴轉(zhuǎn)運(yùn)和水霧收集等領(lǐng)域,故受到科研工作者和工程技術(shù)人員的關(guān)注。通過研究具有“荷葉效應(yīng)”或“玫瑰花瓣效應(yīng)”的天然超疏水表面微觀粗糙結(jié)構(gòu)和低表面能化學(xué)組成,認(rèn)為層級(jí)差異和微觀間隙尺度是調(diào)控超疏水表面水粘附行為的關(guān)鍵。當(dāng)前,高階層粗糙度、易于控制形貌和組分的微納多尺度粒子已被用于構(gòu)筑不同水粘附力超疏水表面,然而,現(xiàn)有制備微納多尺度粒子的方法大多通過微納米級(jí)結(jié)構(gòu)間的物理吸附或化學(xué)鍵合,存在工藝復(fù)雜、依賴疏水性修飾、物理機(jī)械性能較低、超疏水耐久性不佳等問題。本課題以研發(fā)分層粗糙結(jié)構(gòu)可控的微納多尺度粒子構(gòu)筑方法為基礎(chǔ),旨在同時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固成形及其低表面能化,在無(wú)需后修飾的條件下,制備超疏水材料表面;并通過調(diào)控微納多尺度粒子層級(jí)差異和形貌,使由其構(gòu)成的超疏水表面水粘附行為從高粘附狀態(tài)變化到低粘附狀態(tài)。課題研究?jī)?nèi)容為:將聚合物空心微球作為微型反應(yīng)器,負(fù)載反應(yīng)單體或納米顆粒到空心微球中,引發(fā)微球內(nèi)單體聚合并固著微球表面納米顆粒,以“自下而上”的方式,構(gòu)筑微納多尺度粒子;并通過調(diào)整其分層粗糙結(jié)構(gòu)形貌,制備水粘附力可控的超疏水表面;以...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 天然超疏水表面結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 低水粘附力的荷葉表面
        1.2.2 高水粘附力的玫瑰花瓣表面
        1.2.3 其它天然超疏水表面
    1.3 潤(rùn)濕模型和表面疏水理論
        1.3.1 表面張力和表面能對(duì)潤(rùn)濕行為的影響
        1.3.2 Wenzel和 Cassie-Baxter潤(rùn)濕模型
        1.3.3 Cassie impregnating潤(rùn)濕模型
        1.3.4 表面疏水理論的研究進(jìn)展
    1.4 超疏水材料表面的制備方法及其進(jìn)展
        1.4.1 模板法
        1.4.2 溶膠-凝膠法
        1.4.3 化學(xué)修飾法和自組裝法
        1.4.4 熱裂解法與化學(xué)沉積法
        1.4.5 光刻蝕法
    1.5 超疏水微納多尺度粒子的制備及應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.5.1 微納多尺度粒子構(gòu)筑低水粘附力超疏水表面
        1.5.2 微納多尺度粒子構(gòu)筑高水粘附力超疏水表面
        1.5.3 存在的問題
    1.6 本課題的研究意義、目的及主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 研究意義與目的
        1.6.2 主要研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 聚合物空心微球的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其形貌調(diào)控
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 材料與儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            2.2.2.1 乙烯基改性SiO₂模板的制備
            2.2.2.2 SiO₂@P(S-DVB)微球的制備
            2.2.2.3 P(S-DVB)空心微球的制備
            2.2.2.4 P(S-DVB-TFEMA)空心微球的制備
        2.2.3 表征與測(cè)試
            2.2.3.1 掃描電子顯微鏡與能量色散譜
            2.2.3.2 透射電子顯微鏡
            2.2.3.3 傅里葉變換紅外光譜
            2.2.3.4 熱重分析
            2.2.3.5 靜態(tài)水接觸角
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 P(S-DVB)空心微球結(jié)構(gòu)表征及形成機(jī)制研究
            2.3.1.1 P(S-DVB)空心微球的形貌
            2.3.1.2 P(S-DVB)空心微球的紅外光譜分析
            2.3.1.3 P(S-DVB)空心微球的熱分解性能
            2.3.1.4 P(S-DVB)空心微球的形成機(jī)制分析
        2.3.2 P(S-DVB)空心微球的形貌調(diào)控方法
            2.3.2.1 DVB用量
            2.3.2.2 AIBN用量
            2.3.2.3 VTES用量
        2.3.3 P(S-DVB-TFEMA)空心微球的制備及其性能
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面的構(gòu)筑及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料與儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            3.2.2.1 P(S-DVB-TFEMA)空心微球的制備
            3.2.2.2 微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面的構(gòu)筑
            3.2.2.3 具有熒光效應(yīng)微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面的構(gòu)筑
        3.2.3 表征與測(cè)試
            3.2.3.1 掃描電子顯微鏡與能量色散譜
            3.2.3.2 透射電子顯微鏡
            3.2.3.3 靜態(tài)水接觸角
            3.2.3.4 金相顯微鏡
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面的構(gòu)筑與形成機(jī)制
        3.3.2 微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面對(duì)水的粘附性
        3.3.3 材料表面微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)理論模型和水粘附力理論計(jì)算
        3.3.4 微納雙級(jí)結(jié)構(gòu)材料表面的穩(wěn)定性
        3.3.5 紫外暗箱高可見液滴轉(zhuǎn)運(yùn)
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 微納多級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子的制備及其應(yīng)用性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料與儀器
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            4.2.2.1 NCs的制備
            4.2.2.2 P(S-DVB-TFEMA)空心微球的制備
            4.2.2.3 MHPs的制備
            4.2.2.4 超疏水表面的構(gòu)筑
        4.2.3 表征與測(cè)試
            4.2.3.1 掃描電子顯微鏡
            4.2.3.2 透射電子顯微鏡
            4.2.3.3 傅里葉變換紅外光譜
            4.2.3.4 熱重分析
            4.2.3.5 X射線衍射分析
            4.2.3.6 高斯模擬
            4.2.3.7 接觸角、滾動(dòng)角以及水粘附力
            4.2.3.8 高速攝像拍攝
            4.2.3.9 耐磨穩(wěn)定性
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 NCs的表征及其反應(yīng)機(jī)制
            4.3.1.1 NCs的表面形貌及結(jié)晶度
            4.3.1.2 NCs的紅外光譜和熱性能
            4.3.1.3 NCs制備過程的高斯模擬
        4.3.2 MHPs的形貌與水粘附力調(diào)控
            4.3.2.1 MHPs的形成機(jī)制
            4.3.2.2 MHPs的結(jié)構(gòu)形貌
            4.3.2.3 MHPs組成的表面潤(rùn)濕性能和水粘附力調(diào)控
        4.3.3 超疏水棉織物表面構(gòu)筑及其性能
            4.3.3.1 超疏水棉織物表面的表征
            4.3.3.2 超疏水棉織物表面的抗污及自清潔性能
            4.3.3.3 超疏水棉織物表面的穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 彩色微納多級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子的制備及其應(yīng)用性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 材料與儀器
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            5.2.2.1 NCs的制備
            5.2.2.2 P(S-DVB)空心微球的制備
            5.2.2.3 P(S-DVB)@P(S-EDGMA)@NCs粒子和P(S-DVB)@P(S-EDGMA)粒子的制備
            5.2.2.4 SLPs的制備
            5.2.2.5 多彩SRF的構(gòu)筑
        5.2.3 表征與測(cè)試
            5.2.3.1 掃描電子顯微鏡
            5.2.3.2 透射電子顯微鏡
            5.2.3.3 傅里葉變換紅外光譜
            5.2.3.4 X射線衍射分析
            5.2.3.5 色度參數(shù)與K/S值曲線
            5.2.3.6 接觸角和滾動(dòng)角
            5.2.3.7 高速攝像拍攝
            5.2.3.8 耐磨穩(wěn)定性
            5.2.3.9 剝離力和粘貼穩(wěn)定性
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 SLPs的構(gòu)筑過程與顏色性能
            5.3.1.1 SLPs的形成機(jī)制
            5.3.1.2 SLPs的表征
            5.3.1.3 SLPs的顏色穩(wěn)定性
        5.3.2 多彩SRF的構(gòu)筑及其性能
            5.3.2.1 SLPs對(duì) SRF的構(gòu)筑
            5.3.2.2 SRF的潤(rùn)濕性能和顏色性能
            5.3.2.3 SRF的穩(wěn)定性
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 超疏水聚合物塊體的制備及其應(yīng)用性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 材料與儀器
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            6.2.2.1 NCs塊體的制備
            6.2.2.2 UNCs修飾Fe3O4 的制備
            6.2.2.3 磁性NCs塊體和彩色NCs粉筆的制備
            6.2.2.4 正戊醇基NCs塊體的制備
        6.2.3 表征與測(cè)試
            6.2.3.1 掃描電子顯微鏡
            6.2.3.2 空隙率
            6.2.3.3 比表面積和孔體積
            6.2.3.4 壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線
            6.2.3.5 肖氏硬度
            6.2.3.6 傅里葉變換紅外光譜
            6.2.3.7 X射線衍射分析
            6.2.3.8 接觸角和滾動(dòng)角
            6.2.3.9 高速攝像拍攝
            6.2.3.10 吸油效率
            6.2.3.11 耐磨穩(wěn)定性
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 BPEI對(duì) NCs塊體的結(jié)構(gòu)調(diào)控
            6.3.1.1 NCs塊體的形成機(jī)制
            6.3.1.2 NCs塊體的微觀形貌和防水吸油性能
            6.3.1.3 NCs塊體的物理性能和XRD曲線
            6.3.1.4 NCs塊體的BET比表面積和孔體積及應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        6.3.2 溶劑對(duì)NCs塊體的結(jié)構(gòu)調(diào)控
            6.3.2.1 正戊醇基NCs塊體的表征和潤(rùn)濕性能
            6.3.2.2 正戊醇基NCs塊體的物理性能
            6.3.2.3 正戊醇基NCs塊體的BET比表面積和孔體積及應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        6.3.3 磁性NCs塊體的制備及性能
            6.3.3.1 UNCs修飾Fe3O4 的制備和表征
            6.3.3.2 磁性NCs塊體的表征
            6.3.3.3 磁性NCs塊體的油水分離性能
            6.3.3.4 磁性NCs塊體的穩(wěn)定性
        6.3.4 NCs粉筆的制備及性能
            6.3.4.1 NCs粉筆的表征
            6.3.4.2 NCs粉筆涂層織物的性能
        6.3.5 NCs彈性體的制備及性能
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 超疏水纖維素薄片的制備及其應(yīng)用性能研究
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 材料與儀器
        7.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            7.2.2.1 超疏水OCS-NCs彩色纖維素薄片的制備
            7.2.2.2 親水性彩色纖維素漿粕和OCS/APTES纖維素薄片的制備
            7.2.2.3 含雙色表面潤(rùn)濕不對(duì)稱纖維素薄片的制備
            7.2.2.4 超疏水CS-NCs纖維素薄片和CS/APTES纖維素薄片的制備
        7.2.3 表征與測(cè)試
            7.2.3.1 掃描電子顯微鏡
            7.2.3.2 X射線衍射分析
            7.2.3.3 傅里葉變換紅外光譜
            7.2.3.4 斷裂強(qiáng)力
            7.2.3.5 K/S值曲線
            7.2.3.6 高速攝像拍攝
            7.2.3.7 接觸角和滾動(dòng)角
            7.2.3.8 UV光致發(fā)光性能和熒光淬滅現(xiàn)象
            7.2.3.9 熒光強(qiáng)度
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 超疏水OCS-NCs彩色纖維素薄片的制備及性能
            7.3.1.1 微觀結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性能
            7.3.1.2 物理性能
            7.3.1.3 形成機(jī)制
            7.3.1.4 化學(xué)信息表征
            7.3.1.5 超疏水應(yīng)用性能
            7.3.1.6 顏色穩(wěn)定性
        7.3.2 含雙色表面潤(rùn)濕不對(duì)稱纖維素薄片的制備及性能
            7.3.2.1 構(gòu)筑過程和形成機(jī)制
            7.3.2.2 選擇性油水分離
        7.3.3 UV光致發(fā)光超疏水CS-NCs纖維素薄片的制備及性能
            7.3.3.1 化學(xué)信息表征
            7.3.3.2 UV光致發(fā)光性能和熒光穩(wěn)定性
    7.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第八章 主要結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望
致謝
附錄一 :作者在攻讀博士學(xué)位期間取得的成果
附錄二 :部分縮略詞對(duì)照表



本文編號(hào)：3780180