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仿箬叶聚合物表面模板法制备与润湿性能研究

发布时间:2019-05-18 22:17
【摘要】:从师法自然出发,以静态接触角高达140°的箬叶下表面为仿生对象,使用2种模板法制备具有箬叶下表面微纳复合结构的聚合物仿生表面。采用扫描电镜观测聚合物仿生表面的微观形貌,借助接触角测量仪分析仿生表面的润湿性能。以箬叶下表面为模板,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)二次复形方法获得仿箬叶下表面,仅实现微乳突结构的部分复形,而大多数纳米片层结构缺失,其静态接触角与PDMS本征接触角相比只提高了7°左右。采用电铸与注射成型相结合的方法获得的仿箬叶聚丙烯(PP)表面,可基本实现微纳复合结构的复形,其静态接触角与PP本征接触角相比提高了50°以上,进一步采用低表面能的氟硅烷修饰注射成型仿箬叶PP表面,其静态接触角与PP本征接触角相比提高了70°左右,达到了133°±2°。但2种模板法成型的仿生聚合物表面均未能较好保留箬叶的动态润湿性能。实验结果表明,通过电铸-注射法构筑仿箬叶表面的微纳复合结构、在粗糙表面上修饰低表面能物质的双重途径可用于实现仿生疏水表面高效低成本的制备。
[Abstract]:Based on the natural method, the polymer biomimetic surface with micro-nano composite structure of Ruo leaf surface was prepared by two template methods, taking the bottom surface of Ruo leaf as biomimetic object with static contact angle as high as 140 掳. The micromorphology of the bionic surface of the polymer was observed by scanning electron microscope (SEM), and the wetting performance of the bionic surface was analyzed by means of the contact angle measuring instrument. Using the lower surface of Ruo leaves as template, the lower surface of Ruo leaves was obtained by polydimethyl siloxane (PDMS) secondary complex method, which only realized the partial recombination of micromastoid structure, but most of the nanolamellar structures were missing. Compared with the PDMS intrinsic contact angle, the static contact angle is only about 7 掳higher. The (PP) surface of imitating Ruo leaf polypropylene obtained by electroforming and injection molding can basically realize the recombination of micro-nano composite structure, and the static contact angle is more than 50 掳higher than that of PP intrinsic contact angle. Furthermore, the static contact angle of PP surface was about 70 掳higher than that of PP intrinsic contact angle, and reached 133 掳卤2 掳. However, the bionic polymer surface formed by the two template methods could not retain the dynamic wetting properties of Ruo leaves. The experimental results show that the micro-nano composite structure of imitating Ruo leaf surface is constructed by electroforming-injection method, and the dual way of modifying low surface energy substance on rough surface can be used to prepare bionic hydrophobic surface with high efficiency and low cost.
【作者单位】: 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室;中南大学机电工程学院;株洲时代新材料科技股份有限公司;
【基金】:国家自然科学基金青年科学基金项目(51305465) 中南大学研究生自主探索创新项目(2016zzts309)
【分类号】:TB306;TQ325.14

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本文编号:2480379

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