發(fā)布時(shí)間：2020-04-05 21:23

【摘要】：仿生學(xué)展現(xiàn)了自然界中生物結(jié)構(gòu)和機(jī)能的高度一致性。在應(yīng)用仿生科學(xué)進(jìn)行相關(guān)的研究或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),科研人員往往能以最小化的資源消耗換取最佳的結(jié)構(gòu)性能。本文以紫竹梅葉片作為研究和仿生對象,主要應(yīng)用PDMS和珍珠棉纖維進(jìn)行了仿生表面的制備,并對該種具備特殊潤濕性和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多功能表面進(jìn)行研究,發(fā)掘其潛在的應(yīng)用價(jià)值。紫竹梅葉片在宏觀和納米尺度下具備特殊的表面形貌,可在165°的靜態(tài)接觸角下表現(xiàn)出超疏高粘潤濕性(同時(shí)具備較高的接觸角和滾動(dòng)角)。疏水性表面目前被廣泛應(yīng)用于智能流體控制領(lǐng)域以及需要對水(或霧)進(jìn)行收集的場合,為給仿生表面應(yīng)用研究提供理論基礎(chǔ),本文分別從水接觸角、物理和物理化學(xué)的角度對紫竹梅表面的特性進(jìn)行了研究。在浸潤試驗(yàn)和粘附試驗(yàn)中,紫竹梅葉片表面上的水滴呈現(xiàn)出Cassie態(tài),同時(shí)葉片上的毛狀體結(jié)構(gòu)也提升了對水的粘附作用,使其具備超疏高粘潤濕性。在研究過程中觀察到,疏水性葉片表面能夠利用毛狀結(jié)構(gòu)捕獲并沿平行溝槽輸送水分,從而證實(shí)了這種罕見的生物表面具備良好的生物結(jié)構(gòu)與機(jī)能一致性,并能夠生長在任何環(huán)境下�；谏鲜鲅芯�,本文使用稀釋的PDMS和珍珠羊毛纖維制作表面模板,對仿紫竹梅葉片表面進(jìn)行了制備。最后,本文提出了一種多功能表面,這種表面具備超疏水特性和表面毛狀結(jié)構(gòu),即可以在一般環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效率的集水功能,又可以用于智能流體控制接口、微血管裝置或水收集系統(tǒng)的研制。
【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】：O647.5

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本文編號：2615548