超疏水性能测定

放入充满 水蒸汽的 冰柜中
画出图像 比较结霜量
每隔半小时 取出称重
超疏水材料性能表征
• 抗霜冻性 定性分析 • 仪器 环境扫描电镜
样品涂覆硅油
固定在电镜冷 台上
抽真空 降温
缓慢升高 水蒸汽压力
分析结霜过程
水滴的分布规律 水滴形状尺寸 观察霜晶形成
方法改进
结霜定量分析
称量不准确
仿照TG方法
一般方法存在的 问题
（b）动态接触角（两种测量方法）
前进角 θR
θA
后退角
滚动角 α
α
接触角滞后 θA-θR
注入水至三相线移动 θA 抽出水至三相线移动 θR
接触角滞后越大，滚动角 越大，其粘附性越强，疏 水效果就相对越差
超疏水材料性能表征
• C 抗霜冻性 定量分析 • 仪器 冰柜
超疏水铝棒 疏水铝棒 普通铝棒
置于干净烧杯中 称重
应用于 实际生产
将成熟的工艺 应用到铝基体表面
性能 测试
超疏水材料的简介
• 本课题目的 • 1. 得到制备工艺与表面粗糙结构的关系 • 2. 制备出抗霜冻性能比较好的超疏水表面
制作粗糙结构
• 在铜表面制作微米结 构
掩模板
激 光
光刻胶
电
镀
铜片
检测微米孔 中的胶
是否移干净
微纳结构
氨水浸泡
超疏水材料性能表征
察，也可以用 AFM来检测小
分辨率0.1nm
面积内的形貌。
扫描范围比较大
微米结构上的 纳米结构可以
SEM
平面图，有一定衬度
用AFM观察
（对样品表面
分辨率4nm
影响不大）
超疏水材料性能表征
• B 接触角测量
(a)静态接触角
接触角测量仪
通过自动拟合标出接触角 接触角越大 疏水性越好
超疏水材料性能表征
• c Cassie-baxter • model
(c)
超疏水材料的简介
• (4) 如何获得金属超疏水表面及本课题简介
a 用低表面能的物质修饰表面 b 固体表面进行表面改性处理
两种方法 同时用
超疏水材料的简介
• 本课题研究思光路刻并电镀
光刻法在Cu表面 制作微米结构
氨水浸泡 得ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纳米结构
在其表面 修饰硅烷
• A 表面形貌表征 成分分析 • AFM TEM SEM EDS XRD
SEM
光刻并电镀 微米结构
EDS分析 表面成分
用氨水浸泡 纳米结构
AFM/SPM
优点：可以形成三维图像 缺点：扫描范围小 速度慢
AFM与SEM在本课题中应用比较
确定微米柱的高度
微米级结构可 以用SEM来观
AFM
三维立体的图像
超疏水材料的性能分析技术
吴春晓 111635
超疏水材料的性能分析
1. 超疏水材料的简介 2. 超疏水材料性能表征
ClickA表to 面ad形d 貌Tit表le 征 B接触角的测量 C抗霜冻性测量
超疏水材料简介
• (1) 自然界中的超疏水现象 • (2) 超疏水材料的应用 • (3) 超疏水理论模型 • (4) 如何制作超疏水表面及本课题简介
解决办法
仪器改装
通入蒸汽 加装蒸汽装置
改装成 冷冻室
• 微米级的乳突之间覆 盖纳米级的蜡晶。这
种微纳二次结构不仅 减少了固液接触面积, 而且也使得表面与污 染物的接触面积较少, 作用力较弱;液滴滚动 时,表面的污染物很容 易被带走
超疏水材料的简介
• (1) 自然界中超疏水现 象
• 荷叶效应 蝉翼 • 微纳结构 纳米结构
• (2) 超疏水材料应用 • 室外天线 轮船 涂料 • 防腐蚀 抗结霜 自清洁
超疏水材料的简介
• (3) 超疏水理论模型
• a Young's equation
(a)
• b Wenzel model (b)