本文關(guān)鍵詞：自修復(fù)超疏水膜的構(gòu)筑及功能　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 超疏水 自修復(fù) 修復(fù)傳導(dǎo) 功能協(xié)同 無氟

【摘要】：超疏水材料是指水滴在其表面的接觸角大于150°,滾動(dòng)角小于10°的材料。由于超疏水材料在自清潔、減阻、防腐蝕、防冰等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,從而受到人們廣泛的關(guān)注。但是超疏水材料自身的不穩(wěn)定性限制了其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。如超疏水材料表面的低表面能物質(zhì)在強(qiáng)光、氧化劑等刻蝕下被分解,或者表面的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)在機(jī)械摩擦或刮擦下被破壞,這些均會(huì)導(dǎo)致材料超疏水性能的喪失。受到自然界生物體的啟發(fā),人們將自修復(fù)的功能引入到超疏水材料中,從而提高了超疏水材料的穩(wěn)定性和使用壽命。本論文主要著眼于自修復(fù)超疏水膜的制備與功能化。在第一章中,我們介紹了自修復(fù)超疏水材料的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)。自修復(fù)超疏水材料主要分為兩類:一類是能修復(fù)表面的低表面能物質(zhì)損傷的自修復(fù)超疏水材料,修復(fù)的手段包括利用濕度誘導(dǎo)、加熱、紫外光照射和有機(jī)溶劑刺激等;另一類是能修復(fù)表面的結(jié)構(gòu)損傷的自修復(fù)超疏水材料。自修復(fù)超疏水涂層提高了超疏水材料的使用穩(wěn)定性,從而被用來制備穩(wěn)定的防護(hù)涂層或多功能的涂層,如自修復(fù)的自清潔織物、自修復(fù)超疏水的防火織物、自修復(fù)超疏水的光熱轉(zhuǎn)換材料等。雖然不同種類的自修復(fù)超疏水材料已經(jīng)被制備出來,但是制備能修復(fù)大尺度結(jié)構(gòu)損傷的自修復(fù)超疏水材料依然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)、而且大多數(shù)自修復(fù)超疏水材料的功能較單一、大多數(shù)自修復(fù)超疏水材料都使用了有機(jī)氟化污染物。因此,在本論文中,我們制備了能修復(fù)大尺度結(jié)構(gòu)損傷的導(dǎo)電超疏水膜、多功能協(xié)同的自修復(fù)超疏水織物和無氟的自修復(fù)超疏水膜。這些工作進(jìn)一步推動(dòng)了自修復(fù)超疏水材料的發(fā)展。在第二章中,我們將銀納米線和銀納米粒子沉積到具有熱修復(fù)能力的熱塑性膜上,然后在表面修飾上低表面能分子,便制備出了能利用低電壓和近紅外光修復(fù)大尺度結(jié)構(gòu)損傷的導(dǎo)電超疏水膜。銀納米線具有電熱和光熱的性能,可以有效的將電能和光能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)超疏水膜受到劃痕損傷以后,傷口處的結(jié)構(gòu)被破壞,從而材料失去其超疏水性能。對(duì)損傷的膜施加低電壓或照射近紅外光,這時(shí)膜的溫度升高,誘導(dǎo)底層的熱修復(fù)層就行修復(fù),同時(shí)帶動(dòng)上層的超疏水層一起修復(fù),這樣,利用修復(fù)功能傳導(dǎo)的方法實(shí)現(xiàn)了超疏水膜結(jié)構(gòu)與功能的同時(shí)修復(fù)。該膜可以修復(fù)幾百微米寬的劃痕造成的超疏水性能的損傷。利用低電壓與近紅外光進(jìn)行修復(fù),易于遠(yuǎn)程操控,并且兩種方法相互輔助。這個(gè)導(dǎo)電超疏水膜同時(shí)具備電熱性能和超疏水性能,從而具有優(yōu)異的除雪性能,進(jìn)一步拓展了自修復(fù)超疏水膜的應(yīng)用范圍。在第三章中,我們利用簡單的浸蘸的方法制備出了具有抗菌性能和自修復(fù)超疏水性能的彩色棉織物。我們利用各向異性的銀納米粒子對(duì)棉織物進(jìn)行染色,銀納米粒子不僅賦予了棉織物多種色彩,同時(shí)也賦予了棉織物廣譜抗菌的性能。由于銀納米粒子染色的織物色牢度較差,銀納米粒子很容易在機(jī)械力的作用下從織物上脫落。為了解決這個(gè)問題,我們?cè)诓噬椢锿鈱右胱孕迯?fù)超疏水層。超疏水層不僅賦予了織物自清潔的性能,同時(shí)作為阻隔層保護(hù)銀納米粒子,防止銀納米粒子在水洗及機(jī)械力的作用下脫落,從而大大提高了彩色織物的色牢度。同時(shí),超疏水自修復(fù)的性能提高了超疏水層的使用壽命和使用穩(wěn)定性。在這個(gè)多功能的織物中,各種功能并不是簡單的疊加,而是相互協(xié)同的。這種多功能協(xié)同的方法為制備其他多功能的自修復(fù)超疏水材料提供了新的設(shè)計(jì)思路。在第四章中,我們利用兩種無氟的聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物為構(gòu)筑基元,在不同的基底上制備出了無氟的自修復(fù)超疏水層層組裝膜。得益于大尺寸的聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物的使用,我們可以快速的得到具有粗糙多孔結(jié)構(gòu)的層層組裝膜。大量的無氟表面活性劑分子充當(dāng)?shù)捅砻婺芊肿?賦予這個(gè)層層組裝膜超疏水自修復(fù)的功能,并且避免了含氟物質(zhì)的使用,降低了自修復(fù)超疏水膜的制備成本,降低了對(duì)環(huán)境及生物體的污染。得益于層層組裝方法的多樣性,我們可以在不同的基底上制備出這種無氟的自修復(fù)超疏水膜。這種原料低價(jià)易得、制備方法簡單、不受基底限制的無氟自修復(fù)超疏水膜將在實(shí)際應(yīng)用中深受人們的歡迎。
[Abstract]:The self - repairing superhydrophobic material is one kind of self - repairing superhydrophobic material capable of repairing large - scale structural damage . In order to solve the problem , the self - repairing superhydrophobic layer with coarse porous structure is prepared by introducing self - repairing superhydrophobic layer on the outer layer of color fabric .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2

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本文編號(hào)：1380325