基于荷叶原理的超双疏材料-PPT.ppt

1、中国科学院天津工业技术创新与育种中心合作项目，超疏水材料在环境保护和节能中的应用与价值2015年9月16日，基于荷叶原理的超疏水材料的产业化与应用，张旭教授，河北工业大学化工学院高分子科学与工程系，天津华科力源科技发展有限公司，电子邮箱：Mobile只能应用于成分均匀、光滑、各向同性的理想固体平面。杨氏方程，文泽尔模型，R被定义为粗糙度，它指的是固体的实际面积与其表观面积之比，而W是原糖表面的接触角。当90时，随着粗糙度r的增加而变大，疏水表面变得更疏水。凯西模型。引入f1和f2分别表示固/液界面和液/气界面的分数。f1 f2=1，2=180。1997年，德国波恩大学

2、的植物学家w巴特洛特对这一特殊现象进行了一系列实验，发现了疏水性与自洁性之间的关系，从而创造了“莲花效应”，并拥有该商标的专利权。此后，莲花效应成为纳米技术最具代表性的术语(PLANTA 1997，202，1)。2002年，中国科学院化学研究所姜磊院士的研究小组发现，荷叶表面除了蜡层外，乳突上还有纳米结构的微结构。2002，14，1857)。2004年发表在自然杂志上的这份报告也揭示了水黾能在水上行走的秘密，因为水黾的腿有多向的微米刷毛，而且这些刷毛上有复杂的纳米凹槽3。对这些生物现象的研究表明，超疏水现象是固体多级结构和低表面能相结合的结果，因此提出了“二元协同效应”。自然界中其他生物的超疏

3、水现象，Soft Matter，2012，8，11217，超疏水-自清洁原理，2.1超双疏水表面的构建方法，(1)模板法，2002年，姜磊的研究小组用多孔氧化铝为模板制备了聚合物纳米纤维阵列系统。他们首先选择聚丙烯腈为前驱体，然后通过模板挤出法获得阵列聚丙烯腈纳米纤维。制备的样品接触角高达173.8。安吉尔。化学。2002，114，Nr .蚀刻，包括激光蚀刻、机械蚀刻、化学蚀刻和等离子蚀刻，是构造粗糙表面的有效技术方法。Zhao6等人通过光刻和表面氟化工艺在硅衬底表面上构建了直径为3m、高度为7m的高度有序的柱，并且在这些柱的侧面上有大约300nm的连续突起。该结构具有优异的超疏油能力(十六烷

4、=158)。同时，该小组讨论了微结构对超疏油能力的重要性。赵，等. Langmuir，2011，27，5927 .(3)沉积法，软10将全氟癸硫醇附着在三聚氰胺甲醛海绵上，体现了超疏水和超亲油的完美结合，处理原油泄漏。同时，它还利用了三聚氰胺海绵的阻燃性。这种简单快速的方法使得生产超疏水材料成为可能。c.p .阮，et al. angew.chem，int .艾德。2014，53，5556。(4)溶胶-凝胶法，g. hayase等，angew.chem，int .艾德。2013，52，1000 Hayase 11制备的具有超疏水性的大孔硅块可漂浮在水或有机溶剂上，但在此过程中产生的凝胶微孔会逸

5、出气体并在干燥过程中收缩，这可能会使结构塌陷，不利于超疏水性的稳定性。(5)静电纺丝是一种通过电产生微纳结构的方法。Ganesh等12在玻璃基底上构建了聚醋酸乙烯酯和二氧化钛的杂化纳米纤维，经疏水处理后，水和十六烷在500煅烧的基底上的接触角分别为166和138。虽然该表面不符合超疏水标准，且静电纺丝技术对周围环境要求较高，但具有优异的自清洁性、机械稳定性和热稳定性，v. a. ganesh，et al .马特。接口，2013，5，1527。(6)自组装法，杨等用皮克林乳液法制备了草莓状半球形骏利粒子。这些颗粒可以在基底上形成超疏水层，并以化学键的形式与底层结合，这可以提高超疏水层的耐久性。N

6、PG亚洲材料(2015) 7，E176，(7)纳米压印技术，旨在制作纳米或微结构图形。结合超双稀疏表面对微纳粗糙结构和纳米压印的要求，可以获得比刻蚀技术更高分辨率的微纳结构。Hak Jong等人14通过反向纳米压印技术构建了倒置的表面结构。表面经过疏水剂处理后，柱状纳米结构的样品表面具有超疏水性能。然而，压印胶是纳米压印的重要产品，其成本很高，这可能会限制倒置结构的大规模生产。H.J. Choi，et al. J. Phys. Chem .c，2013，117，24354。2.2超疏水材料的应用、防腐蚀、68环氧树脂涂层金属板(A)和1000小时盐雾试验后的超疏水涂层金属板(B)的状态、海水蒸发后的铝板(B)涂覆超疏水材料和未涂覆超疏水材料的铁板在60天后的防腐蚀效果比较、当前发