智能响应性仿生功能表面的制备与浸润性调谐

发布时间：2021-08-03 09:49

　　独特的生物功能为研究人员开发先进材料和功能系统提供了灵感。例如,受荷叶自清洁特性启发,仿生超疏水功能表面在防污染、抗腐蚀、防结冰、油水分离等诸多领域表现出巨大应用价值。这种特异性界面性能由表面微纳结构和材料表面能两方面决定。近年来,响应性材料的迅速发展使得功能表面能够通过外界刺激来调控表面性质。由于具备可逆的动态调控能力,响应性仿生功能表面在智能应用上具有重大前景,因而成为一个活跃的前沿领域。但是,目前响应性功能表面的调控方式还存在一些问题,例如,对表面微纳结构的控制性、响应恢复时间、浸润态调控种类、生物相容性等问题,这限制了智能表面的实际应用。本论文针对上述难题展开研究,实现了对仿生超疏水表面浸润态的有效调控。制备气动响应性超疏水表面,实现了对表面结构和疏水性的调控,研究浸润态转换机理,以探索智能表面的新型调控方式。制备可穿戴在皮肤表面、可依靠人体动作调控表面浸润性能的智能超疏水功能表面,以拓展智能表面的应用范围。主要研究内容归纳如下:1.制备气动响应性超疏水功能表面。现有的浸润性调控方式主要基于对材料表面化学性质和表面能的调控,响应时间长,对材料要求有限制。调控过程中,表面结构通常... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

荷叶表面自清洁效应壁虎是爬行的高手，它可以在各种表面来去自如，却总能保持脚掌底部干净

囱踇16]、蝴蝶翅膀[17 ]等也具有这种优良的疏水性能（图1.2）。图 1.1 荷叶表面自清洁效应壁虎是爬行的高手，它可以在各种表面来去自如，却总能保持脚掌底部干净清洁，正是因为壁虎脚具有特殊的自清洁特性[14]。池塘边，总是能看到水黾在水面上驻足和轻盈地跳跃，它们似乎从不担心会沉入池底。研究表明，水黾具有特殊浸润性的腿部皮肤对这种水上漂的特异功能起到关键性作用。研究人员对水黾腿施加压力，迫使其压向水下，水黾腿并没有被水润湿或刺破水面，而是在腿部周围形成半月形旋涡。这种排水能力为其获得了足够的支撑力，将水黾稳稳地从水中托起[15]。昆虫的复眼也具有优异的疏水性，这使得复眼表面在潮湿的环境中也不会凝结水珠从而保持清晰的视野[16]。这些特异性抗润湿表面使生物具有良好的环境适应性。同时，这些广泛的生物素材为人们认识和运用特异性浸润现象提供了生动的教科书。

图 1.2 自然界中具有特殊浸润性能的生物表面，（a）荷叶，（b）壁虎脚，（c）红玫瑰花瓣，（d）水黾腿，（e）蚊子复眼，（f）水稻叶，（g）蝴蝶翅膀，（h）羽毛1.1.2 仿生超疏水表面的研究意义

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3319405