形状记忆环氧树脂超浸润表面的构筑及其浸润性响应调控

发布时间：2022-08-07 16:28

　　可控浸润性表面能在适当刺激下实现浸润性的响应性调节,在药物释放、微流体运输、液滴无损转移等领域具有重要意义。固体表面浸润性是由表面微结构和化学性质决定的。智能响应浸润表面的传统制备方法是在固定的基底上修饰刺激响应材料,但由于基底上微形貌固定,使得表面浸润性调控精度受限。近年来,通过表面微结构变化调节浸润性的研究逐渐增多,其中基于形状记忆效应的表面浸润性控制更是成为了新的研究热点。但是,现有研究集中在空气中疏水或亲水范围内的静态浸润性调控,而对表面浸润性的动态变化以及复杂介质中（如水介质）中的调控研究鲜有报道。本论文以形状记忆环氧树脂（epoxy-based shape memory polymer,ESMP）为主要研究对象,通过表面化学修饰和微结构设计,获得了一系列具有不同特征的智能响应浸润表面,并分别应用于液滴定向运输、液滴梯度浸润、水下油滴无损转移等领域。研究内容如下:通过模板法制备了微/纳米分等级结构的超疏水表面,再利用热压法对样品进行微沟槽化设计,获得了具有各项异性特征的表面。当微沟槽宽度为260μm时,样品可获得最佳各向异性浸润性,ΔCA≈8°,ΔSA≈9°。基于ESMP材料... 

【文章页数】：156 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 固体表面浸润性基本理论
        1.2.1 平滑固体表面浸润性
        1.2.2 粗糙固体表面浸润性
        1.2.3 固体表面的动态浸润性
    1.3 固体表面浸润性智能调控
        1.3.1 基于表面化学性质响应性变化调控表面浸润性
        1.3.2 基于微结构变化调控表面浸润性
    1.4 形状记忆聚合物在表面浸润性控制中的应用
        1.4.1 形状记忆聚合物的概述
        1.4.2 形状记忆聚合物在表面静态浸润性调控中的应用
        1.4.3 形状记忆聚合物在表面动态浸润性调控中的应用
    1.5 本论文的主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 试验主要仪器
    2.2 具有不同特性的ESMP表面的制备
        2.2.1 ESMP材料的制备
        2.2.2 含微米级阵列结构的ESMP表面的制备
        2.2.3 微/纳米分等级结构ESMP微阵列表面的制备
        2.2.4 APTES修饰微/纳米分等级ESMP微阵列表面的制备
        2.2.5 PNIPAAm修饰ESMP微阵列表面的制备
        2.2.6 PDPAEMA修饰ESMP微阵列表面的制备
    2.3 测试与表征
第3章 ESMP微沟槽结构的制备及其对表面浸润行为的影响
    3.1 基于化学刻蚀法制备微沟槽表面及浸润性调控
        3.1.1 低纵横比微/纳米分等级阵列的制备及表面微沟槽构筑
        3.1.2 高纵横比的微/纳米分等级阵列的制备及表面微沟槽构筑
    3.2 基于飞秒激光刻蚀法制备微沟槽表面及其浸润性调控
        3.2.1 基于飞秒激光刻蚀法制备微/纳米分等级结构ESMP表面
        3.2.2 ESMP表面微沟槽结构的构筑及其浸润性调控
    3.3 ESMP微沟槽表面浸润性调控机理研究
    3.4 ESMP表面在微液滴控制中的应用展示
    3.5 本章小结
第4章 APTES修饰ESMP微阵列表面的制备及其浸润性调控研究
    4.1 微/纳米分等级结构ESMP微阵列表面的构筑及表征
    4.2 APTES修饰的ESMP微阵列表面的表征
    4.3 APTES修饰的ESMP表面微阵列形状记忆性能分析
    4.4 APTES修饰的ESMP微阵列表面浸润性调控
    4.5 APTES修饰的微/纳米分等级ESMP表面浸润性调控机理
    4.6 APTES修饰的微/纳米分等级ESMP表面的应用展示
    4.7 本章小结
第5章 温度响应分子修饰ESMP微阵列及其浸润性协同调控
    5.1 ESMP表面微阵列的制备及其形状记忆性能分析
    5.2 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP微阵列表征及形状记忆性能分析
        5.2.1 温度响应聚合物PNIPAAm及修饰后ESMP表面的表征
        5.2.2 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP微阵列的形状记忆性能探究
    5.3 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP微阵列表面的浸润性调控
    5.4 PNIPAAm/FAS修饰ESMP微阵列表面浸润性调控机理
        5.4.1 ESMP微阵列表面修饰PNIPAAm的聚合反应机理
        5.4.2 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP表面浸润性温度响应机理
        5.4.3 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP材料形状记忆性能分析
        5.4.4 PNIPAAm/FAS修饰的ESMP微阵列表面浸润性控制
    5.5 PNIPAAm/FAS修饰ESMP微阵列表面浸润性调控应用
    5.6 本章小结
第6章 pH响应分子修饰ESMP微阵列及浸润性协同调控
    6.1 PDPAEMA修饰的ESMP微阵列的表征
        6.1.1 表面PDPAEMA的表征及p H响应性分析
        6.1.2 .PDPAEMA修饰ESMP微阵列的表面形貌探究
    6.2 PDPAEMA修饰后ESMP表面微阵列的形状记忆性能
    6.3 PDPAEMA修饰ESMP微阵列表面的浸润性调控
    6.4 PDPAEMA修饰的ESMP表面的浸润性控制机理探究
        6.4.1 ESMP微阵列表面修饰PDPAEMA的聚合反应机理
        6.4.2 PDPAEMA修饰的ESMP材料形状记忆性能分析
        6.4.3 PDPAEMA修饰的ESMP微阵列表面浸润性调控机理
    6.5 PDPAEMA修饰ESMP微阵列表面浸润性调控应用
    6.6 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]电致型形状记忆聚合物的研究进展[J]. 季行行,史新妍.  合成橡胶工业. 2019(03)
[2]仿生超浸润材料在防覆冰涂层中的应用[J]. 韦存茜,赵镭,王永香,石鎏杰,李洁君.  涂料工业. 2019(04)
[3]仿生超浸润材料及其潜在应用[J]. 秦启飞,刘福龙,马腾.  山东化工. 2019(02)
[4]智能响应型超浸润材料[J]. 屈孟男,袁明娟,何姣,薛萌辉,何金梅.  化学进展. 2018(12)
[5]HMX/TiO2复合颗粒制备及其浸润性可逆转变[J]. 肖春,祝青,谢虓,刘涛,罗观,李尚斌.  含能材料. 2017(12)
[6]浸润性可转变的超疏水织物用于油水分离研究[J]. 郭素明,蔡再生,牟晓峰.  表面技术. 2017(05)
[7]超疏水-防覆冰技术在公路路面中的研究应用进展[J]. 高英力,代凯明,黄亮,郑策策,辛太磊.  材料导报. 2017(01)
[8]形状记忆聚合物表面微结构及黏附性能的可逆调控[J]. 吕通,成中军,来华,张恩爽,刘宇艳.  高等学校化学学报. 2016(07)
[9]自清洁表面研究进展[J]. 刘萍,林益军,艾陈祥,潘春跃,王健雁,唐爱东.  涂料工业. 2016(05)
[10]光响应固体表面的浸润性调控[J]. 詹媛媛,刘玉云,吕久安,赵勇,俞燕蕾.  化学进展. 2015(Z1)



本文编号：3670655