遗态法制备木质结构超疏水表面及其性能研究
本文选题:超疏水表面 切入点:遗态材料 出处:《南京理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:超疏水表面材料具有防水、防雾、自洁性等特点,是当前功能材料研究的热点。其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点。目前,制备超疏水表面的方法有很多,然而这些方法主要是通过化学原理制备,所构造的表面结构多为人工预设几何图案。自然界有很多超疏水表面,于是科学家们将注意力放在自然界的完美疏水结构中,但基于仿生学的思想仅可人为大致复制出动植物叶面的表面结构,自然界中生物体表面经过进化得到的微纳米特殊精细结构很难达到。因此,本研究课题充分借鉴自然,直接将自然界生物结构作为模版,利用遗态学思想制备得到超疏水表面,为制备超疏水表面提供新的思路,拓宽了遗态材料的研究范围。主要通过遗态模版法在单晶硅、金属和有机物表面构造超疏水表面。研究内容和结论如下:(1)采用自然界中的柳桉、白松以及水曲柳为生物模板,通过烧结的方法制得了保留有木质材料原有结构的多孔碳,其表面经过氟硅烷修饰以后表现出优异的超疏水性能;证明了木质孔结构具有超疏水性。(2)在木质多孔碳表面电镀少量铜,制备保留有木质材料原有结构的超疏水Cu/C表面,并研究不同参数对疏水性能的影响。(3)以单晶硅为基底,采用木质结构材料金属辅助化学刻蚀的方法,以Cu/C为模版,其中Cu作催化剂,制备具有木质反向结构的单晶硅粗糙疏水表面。(4)在木质多孔碳表面电镀铜,在与多孔碳接触部位可获得木质反向结构的铜表面。其表面经过氟硅烷修饰以后表现出优异的超疏水性能;分析电镀浓度和时间参数的改变对样品表面接触角的影响,从中总结出最佳工艺条件。(5)利用模版印刷法在环氧树脂表面构造木质反向疏水结构。我们利用碳素遗态多孔碳为模版,在环氧树脂表面进行拓印得到多孔碳的反向结构。分析改变参数等对环氧树脂基超疏水表面的影响,最高接触角达到154°。
[Abstract]:Superhydrophobic surface materials have the characteristics of waterproofing, anti-fogging, self-cleaning and so on, so they are the focus of current functional materials research. The preparation method of superhydrophobic surface is the key point of the research. At present, there are many methods for preparing superhydrophobic surface. However, these methods are mainly prepared by chemical principles, and the surface structures are mostly constructed by artificial preset geometric patterns. There are many superhydrophobic surfaces in nature, so scientists pay attention to the perfect hydrophobic structure of nature. However, the thought based on bionics can only reproduce the surface structure of plant and animal leaves, and it is difficult to achieve the special fine structure of micro- and nanoscale which has been evolved on the surface of organism in nature. Therefore, this research topic fully draws lessons from nature. Using natural biological structure as template, superhydrophobic surface was prepared by means of posthodal theory, which provided a new way of thinking for preparing superhydrophobic surface and widened the research scope of posthumous materials. Superhydrophobic surfaces on metal and organic surfaces. The contents and conclusions of the study are as follows: 1) using natural Eucalyptus grandis, Pinus whitewood and Fraxinus mandshurica as biological templates, porous carbon with the original structure of wood material was prepared by sintering. The surface was modified by fluorosilane and showed excellent hydrophobicity. It was proved that the woody pore structure had super hydrophobicity. 2) a small amount of copper was electroplated on the surface of woody porous carbon, and the superhydrophobic Cu/C surface with the original structure of wood material was prepared. The influence of different parameters on hydrophobic properties was studied. The monocrystalline silicon was used as the substrate, the wood structure material was used as the metal assisted chemical etching method, the Cu/C was used as template, and Cu was used as the catalyst. A kind of monocrystalline silicon with reverse structure was prepared by electroplating copper on the surface of woody porous carbon with rough hydrophobic surface. The surface of copper with wood reverse structure can be obtained at the contact site with porous carbon. The surface of copper has excellent hydrophobicity after modification with fluorosilane. The influence of the change of electroplating concentration and time parameters on the contact angle of the sample surface is analyzed. The optimum technological conditions are summarized. (1) using template printing to construct wood reverse hydrophobic structure on the surface of epoxy resin, we use carbon state porous carbon as template, The reverse structure of porous carbon was obtained by expanding the surface of epoxy resin, and the influence of changing parameters on the superhydrophobic surface of epoxy resin was analyzed. The maximum contact angle reached 154 掳.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB306
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,本文编号:1601254
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