电沉积锌微纳米线及其特殊润湿性研究

发布时间：2020-06-17 23:33

【摘要】：超双疏材料因其可以同时抵抗水和油的润湿,在生活和生产方面引起了广泛关注。但因为油的表面张力比水小的多,因此其制备更加困难。虽然目前已有很多构造超双疏表面的方法,但大多成本高且效率低。因此如何简单、省时的制备超双疏材料仍是一个挑战。本文提供了一种操作简单、耗时短的超双疏表面制备方法并表征了超双疏材料的润湿性能。另外,在超双疏材料的基础上制备了定向传输材料用于油和水的定向传输。本文完成的主要工作如下:利用电化学沉积法和浸涂法制备了超双疏锌微纳米线涂层,与水和油(十六烷)的接触角大于157o,滚动角均小于3o,粘附力小于0.18 mN。以场发射扫描电子显微镜(SEM)和接触角仪系统表征沉积涂层的结构和润湿性,发现锌涂层的形貌及润湿性可以通过电沉积时间、电流密度、锌含量和温度来调控。该超双疏锌微纳米线涂层不但对各种极性、非极性液体均表现出超双疏性而且具备优异的抗热液性,与温度为85℃的水和十六烷的接触角(CA)大于152o,滚动角(SA)小于7o;超双疏锌微纳米线涂层在自由落下的水滴、油滴、肥皂水及常见饮品的冲击下可以保持清洁,水滴和油滴在锌微纳米线涂层表面发生反弹,而肥皂水和其他饮品自发流走;液下润湿实验显示,超双疏锌微纳米线涂层水下具备亲油性而油下保持疏水性,当其离开液体时,锌微纳米线涂层恢复超双疏。选取月桂酸对超双疏锌微纳米线涂层修饰的金属网(CA150o,SA10o)进行单面修饰,得到两侧异性金属网,其中未修饰侧保持超双疏,修饰侧变为疏水亲油(WCA90o,OCA90o)。随着月桂酸含量的增加,修饰侧由疏水亲油变为超疏水亲油WCA150o,OCA90o)。当月桂酸质量分数为10 wt%时,修饰侧与水的接触角(WCA)为153o,与油的表观接触角(OCA)小于50o。油滴可以从超双疏侧穿透至超疏水亲油侧,但水滴不能穿透。反向,水和油都不能渗透;以纤维素为修饰材料,对超双疏锌微纳米线涂层修饰的金属网进行单侧修饰得到超双疏-亲水亲油(WCA90o,OCA90o)金属网,对普通锌涂层修饰的金属网(150oWCA90o,150oOCA90o)进行单侧修饰得到双疏-亲水亲油两侧异性金属网。研究纤维素含量对两种两侧异性金属网的润湿性和突破压的影响发现,当纤维素含量为4 g时,修饰侧润湿性都达到超双亲,油滴可以在超双疏-超双亲金属网和双疏-超双亲金属网上完成自疏液侧到亲液侧的定向传输。但水滴只能在双疏-超双亲金属网上完成自疏液侧到亲液侧的定向传输。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：

润湿现象,自然界,各向异性,超疏水

称为超疏液[2]。常见的超疏液包括超疏水、超疏油[3和超亲油[4]。作为一种最早被提出的特殊润湿性现象“荷叶现象”时被提出，并在自清洁、防腐、防结冰、8]得到了广泛关注。但随着超疏水表面的研究与应用面能液体(油)污染的特性限制了其发展。因此制备同成为现阶段的一项巨大挑战。与超疏水表面相比，超液性[9]，可以阻止生活中常见液体的润湿。超双疏表筑等基础领域，还可以保护金属材料，例如 304 不锈用于生活的各个方面，但生活中尤其是厨房内不可避。被液体和油渍污染的水槽、厨具及排气孔不但难清油污增加了 304 不锈钢表面的粘附性，使腐蚀性离子，对金属结构产生破坏从而腐蚀金属，使孔洞阻塞

示意图,滚动角,润湿状态,示意图

图 1.3 滚动角示意图Figure 1.3 the scheme of the sliding contact表 1.1 根据接触角大小将润湿状态分为三类Table 1.1 The three kinds of wettability depending on contact ang 角度润湿功公θ=0o Ga=γsl-γlvθ≤90o Gi=γsl-γsvθ≤180o Gs=γsl+γl

【参考文献】