仿生耐久性超疏水材料的制备及性能研究

发布时间：2024-02-14 18:26

　　超疏水功能材料在自清洁、防污、防腐蚀、防雾、防结冰、抗菌、油水分离等领域均拥有十分广阔的应用前景,近年来相关研究颇受关注。尽管当前研究人员已发展了多种用于构筑超疏水表面的技术手段,但其在工业生产和实际生活应用中仍受到诸多限制,主要原因是表面疏水性能极不稳定,表面微纳粗糙结构易受外界破坏作用(如摩擦、刀刮、腐蚀等)而损坏,进而部分或完全失去超疏水性能。因此,构建耐久性超疏水材料,使其能够持久稳定地保持其表面的超疏水性能便于大规模应用意义重大。本研究受海豚皮肤、荷叶表面及蜂巢结构的启发,以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,简称PDMS)弹性体材料和SiO₂纳米粒子为基本原料,研究了耐久性超疏水材料的制备方法,并对制备的样品进行了耐磨、耐刮擦性等性能测试及机理分析。此外,本文对制备的多孔PDMS弹性超疏水材料在油水分离方面的性能进行了研究。通过使用十二烷基三甲氧基硅烷(Dodecyltrimethoxysilane,简称DTMS)对SiO₂纳米粒子进行疏水改性,并将其按照一定比例掺杂于PDMS中构建了PDMS/SiO

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图1.1自然界中的超疏水现象（a）荷叶（b）水稻叶（c）玫瑰花瓣def

吉林大学硕士学位论文2图1.1自然界中的超疏水现象（a）荷叶（b）水稻叶（c）玫瑰花瓣（d）芦荟叶（e）水黾（f）蝴蝶翅膀研究者通过对这一类生物体表面进行大量的观察和分析得出它们的共同点：①这些生物体表面都具有微纳级尺寸的粗糙结构；②其表面均含有低表面能成分。在此基础上研究者开发....

图1.2超疏水材料的应用前景（a）自清洁（b）防污（c）防腐蚀（d）防覆冰（e）防雾（f）药物缓释（g）油水分离（h）抗菌

吉林大学硕士学位论文2图1.1自然界中的超疏水现象（a）荷叶（b）水稻叶（c）玫瑰花瓣（d）芦荟叶（e）水黾（f）蝴蝶翅膀研究者通过对这一类生物体表面进行大量的观察和分析得出它们的共同点：①这些生物体表面都具有微纳级尺寸的粗糙结构；②其表面均含有低表面能成分。在此基础上研究者开发....

图1.3（a）水平面上的前进角（b）水平面上的后退角（c）斜面上的前进角和后退角（d）滚动角

第一章绪论5图1.3（a）水平面上的前进角（b）水平面上的后退角（c）斜面上的前进角和后退角（d）滚动角1.2.2润湿模型理论（1）Young’s方程1805年，英国学者ThomsonYoung假定了理想的固体表面（即表面绝对光滑，化学组成稳定，分布均匀）并根据热力学基本规律，得....

图1.4Young’s方程所构建的理想平面模型、界面张力及接触角

吉林大学硕士学位论文6图1.4Young’s方程所构建的理想平面模型、界面张力及接触角（2）Wenzel模型在实际工程背景下，没有绝对光滑的表面。所有固体的表面实际上都是粗糙的，只是程度有所不同，因此Young’s方程不适用于非理想表面。针对非光滑表面的润湿状态，Wenzel在Y....

本文编号：3898405