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仿生超疏水表面的制备及其润湿性研究

张先营  
【摘要】:近年来,超疏水表面的制作在润湿性研究中越来越受到重视,它不仅具有自清洁作用,在无损传输、防霜、减阻方面都有很大的用途。所谓超疏水表面是指水滴与该表面的接触角大于150°,滚动角小于10°的表面。超疏水表面的制作途径主要有以下两个方面:一是提高表面的粗糙程度,二是降低表面能。超疏水表面的制作方法虽然很多,但往往有以下一种或几种缺点:制作成本高,需要的设备昂贵,操作步骤复杂,难以大规模生产,耐磨性差。发展制作成本低,方法简单,可大规模制作且相对耐摩擦的超疏水薄膜或涂层是现在超疏水研究的重点区域。本文主要通过以下几种制备方法的研究,成功制得超疏水表面,并探索了其超疏水机制。这些制备技术方法简单、成本低廉,具有一定的实用价值。我们通过仿生、再造紫叶小檗叶片表面,制备了疏水性优于紫叶小檗新鲜原叶的超疏水表面。该仿生-再造表面具有微米级凸起和大量针状纳米结构,接触角达到153°,滚动角只有3°。以炭黑为模板,通过化学气相沉积、退火和六甲基二硅胺低表面能物质修饰的方法成功在玻璃表面制得透明超疏水涂层。该方法对实现工业化大规模生产具有潜在应用价值。针对透明超疏水玻璃耐磨性差的问题,在制备超疏水涂层之前通过溶胶-凝胶法在玻璃表面加入缓冲层的方法予以改进,并取得了一定的效果。


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