基于无机纳米结构调控材料表面润湿性

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liuxin87675241
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表面润湿性是固体材料的重要性能之一,具有特殊润湿性(如超疏水性、梯度润湿性等)的表面,因为在自清洁、微流体输送以及减阻等方面的巨大应用价值,而受到广泛的关注和研究。本文旨在选择三种基底,结合无机氧化物微-纳米粗糙结构和低表面能有机物,制备特殊润湿性表面,实现材料表面润湿性的有效调控。首先,以棉布为基底,选用无机氧化物溶胶处理棉布,并用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰后,获得了性能稳定的超疏水棉布。研究发现用硅溶胶制备的超疏水棉布,在紫外线长时间照射下能很好的保持超疏水性能。与硅溶胶处理的样品相比,用二氧化钛溶胶制备的超疏水棉布在机械洗涤下能更好的维持疏水性能。而利用硅和二氧化钛混合溶胶制备的超疏水棉布,具备了抗紫外线照射及耐洗涤性的双重优点。由于制备过程中没有使用含氟有机物,所以得到的超疏水棉布又具有环境友好及生物相容性的特点。其次,以玻璃为基底,利用ZnO纳米棒阵列和氟化液体,实现了表面的梯度润湿性,并能使水滴在梯度表面快速运动。氟化液体渗透入ZnO纳米棒阵列超疏水表面并均匀铺展后形成光滑液体浇筑多孔表面(SLIPS)。SLIPS和超疏水表面共同构建梯度表面,由于存在明显的表面张力差且SLIPS明显降低水滴运动的阻力,使水滴能够快速且远距离的运动。同时,研究了水滴下落高度和其在水平方向运动距离的关系并分析了相应的运动机理。最后,以铝片为基底,通过调节多孔氧化铝薄膜的孔径尺寸实现表面润湿性从亲水到疏水的转变。改变阳极氧化条件,在铝基底上制备出不同孔径的多孔氧化铝薄膜。孔径尺寸的增加,降低了多孔氧化铝薄膜表面的固-液接触面积并增加了接触角,当孔径增大到220nm时,接触角可以达到135o。这种结构诱导的亲水/疏水状态的转变可以为设计各种可控润湿性表面提供新的思路。
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