為獲取各向異性超疏水表面研制的仿生原型,采用接觸角測量儀測試表征了豬籠草(Nepenthes alata)葉籠滑移區(qū)的各向異性超疏水潤濕特性,采用掃描電鏡和三維形貌干涉儀觀測滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)并提取三維特征信息,分析滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)對各向異性超疏水潤濕特性的影響機(jī)理。結(jié)果表明:水滴在滑移區(qū)的接觸角為(155.07±1.14)°,朝向葉籠底部和頂部的滾動角分別為(2.82±0.45)°和(5.40±0.31)°;滑移區(qū)覆蓋著兩端朝向葉籠內(nèi)部彎曲且具有不對稱凸面表層輪廓的微米級月骨體,以及形貌輪廓不規(guī)則且交錯排列成致密孔洞結(jié)構(gòu)的納米級蠟質(zhì)晶體,其中能夠蓄留空氣的蠟質(zhì)晶體是產(chǎn)生超疏水潤濕特性的重要因素;月骨體在不同方向的斜坡結(jié)構(gòu)、懸崖結(jié)構(gòu)致使水滴在滑移區(qū)滾動難易程度呈現(xiàn)差異,從而導(dǎo)致滾動角的顯著不同與各向異性超疏水潤濕現(xiàn)象的產(chǎn)生。

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【部分圖文】：

圖1豬籠草葉籠組成與滑移區(qū)各向異性超疏水潤濕行為

SEM觀測結(jié)果顯示滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)由兩端向下彎曲的月骨體（Lunatecell）和交錯致密排列的蠟質(zhì)晶體層（Waxcoverings）構(gòu)成（圖2(a）），這與之前的觀測結(jié)果高度相似[11,22-23,26]。每個月骨體對應(yīng)著增大交疊的結(jié)構(gòu)單元，形成具有不對稱凸面的表層輪廓（圖2....

圖2豬籠草葉籠滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像

圖1豬籠草葉籠組成與滑移區(qū)各向異性超疏水潤濕行為SWLI掃描結(jié)果能夠呈現(xiàn)滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)的縱向變化（圖3(a）和圖3(b）），月骨體朝向葉籠底部的高度變化緩慢而形成“斜坡”結(jié)構(gòu)，朝向葉籠頂部的高度變化劇烈而形成“懸崖”結(jié)構(gòu)。蠟質(zhì)晶體層相對較為光滑，在縱向上的高度起伏僅處于微米與納....

圖3豬籠草葉籠滑移區(qū)的三維形貌結(jié)構(gòu)圖像

SWLI掃描結(jié)果能夠呈現(xiàn)滑移區(qū)形貌結(jié)構(gòu)的縱向變化（圖3(a）和圖3(b）），月骨體朝向葉籠底部的高度變化緩慢而形成“斜坡”結(jié)構(gòu)，朝向葉籠頂部的高度變化劇烈而形成“懸崖”結(jié)構(gòu)。蠟質(zhì)晶體層相對較為光滑，在縱向上的高度起伏僅處于微米與納米之間（圖3(c）和圖3(d））。如表1所示，月骨....

圖4月骨體的斜坡/懸崖結(jié)構(gòu)對滾動角影響機(jī)制分析模型

將月骨體的結(jié)構(gòu)參數(shù)（表1）帶入式（3），則有ΔWrf>0，進(jìn)一步計算獲取Wrf-p/Wrf-s∈（1.53,3.79）。結(jié)果表明水滴浸潤懸崖結(jié)構(gòu)時的阻力做功顯著大于其浸潤斜坡結(jié)構(gòu)時的阻力做功。施加滾動角，滑移區(qū)的水滴將會因高度抬升而獲取重力勢能，用于克服月骨體的斜坡/懸崖結(jié)構(gòu)對水....

本文編號：4005590