过渡金属基无机超疏水材料的制备、表征与性能研究

发布时间：2021-12-22 13:33

　　由于具有独特的润湿性能和潜在的应用前景,特别在自清洁、无损失液体输送、液体分析等领域的应用,超疏水界面材料在基础理论研究和工业应用中起到十分重要的作用。近年来,尽管已经有很多关于超疏水表面的文献报道,而且制备技术也越来越成熟,但仍然还存在很多问题亟待解决。目前大多数的超疏水材料都涉及有机物。这些有机超疏水材料通常通过以下两种方式获得:利用本征疏水的聚合物材料构筑表面粗糙结构或者使用具有低表面自由能的有机化合物在亲水材料的粗糙表面修饰疏水涂层。然而,这些有机超疏水材料不适用于恶劣环境,因为在一些恶劣环境中这些有机化合物会逐渐化学分解和/或热分解,以及表面修饰的涂层也非常容易被机械性破坏。因此,这些有机超疏水表面因其自身的物化性质,比如,耐久性、化学稳定性和热稳定性都比较差,而严重限制了其实际应用。另外,大多数的有机超疏水材料的制造工艺比较复杂,原材料昂贵并且涉及苛刻的化学改性条件,这也妨碍了它们的应用。与有机材料相比,无机金属氧化物具有更好的耐久性。然而,一些金属氧化物,如氧化锌、氧化钛、氧化锡和五氧化二钒会在紫外光照下丧失其超疏水特性,最终变为超亲水物质。再者,水粘附力是描述水滴与界面... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a)水滴在荷叶表面的照片，(b)荷叶表面的微结构

[39]以聚苯乙烯的二甲基甲酞胺溶液为原材料，采用电纺法制备得到了超疏水荷叶状聚苯乙烯薄膜，其与水的接触角高达 160.4o。该聚苯乙烯薄膜是由纳维和多孔微球共同组成的，其中纳米纤维交织成一个三维网络结构骨架将多球固定在薄膜内，使得薄膜的机械稳定性得到增强，而多孔微球则对该薄膜疏水性起关键的作用。他们还在碳纳米管表面进行仿生构筑，制备得到的具纳米分级结构的超疏水碳纳米管表面，其具有很高的水接触角和低的滚动角[un 等[41]采用铸膜法构筑了仿荷叶表面的超疏水表面，其表面的结构和润湿特与自然界中的荷叶一致。.1.2 玫瑰花瓣及其仿生材料新鲜的玫瑰花瓣表面是由许多规整排列的微米级乳突构成的，其中每个乳存在许多的纳米级褶皱。与低粘附超疏水的荷叶不同，这种微纳米复合结构瑰花瓣具有充分的粗糙度，使其展现出超疏水性，同时对水滴具有高的粘附。如图 1-2a 所示，水滴在玫瑰花瓣表面呈类球状，即使将玫瑰花瓣翻转 180o珠仍然能粘附在花瓣表面而不会下落。

图 1-3 (a) 壁虎在垂直平面上行走的照片；(b~e) 壁虎脚掌的宏观和逐渐放大的微观形貌图[42]。此外，研究者发现，除了上述的玫瑰花花瓣及其仿生玫瑰花超疏水的表粘附能力外，管状结构的表面对水滴同样具有“粘附效应”。比如，壁虎种路况下甚至天花板上自由地快速地行走。2000 年，美国学者 Full 研42]在 Nature 杂志上报道揭示了壁虎脚底具有特殊粘附力的原因。研究发

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]一维CeO2纳米材料的微波合成与光催化性能研究[D]. 王孙昊.济南大学 2010



本文编号：3546473