超疏水材料的加工方案
材料科学中的超疏水表面设计与制备
![材料科学中的超疏水表面设计与制备](https://img.taocdn.com/s3/m/ed6fd42b59fafab069dc5022aaea998fcc2240e7.png)
材料科学中的超疏水表面设计与制备材料科学是一个旨在改良和创新材料的学科,其中包括对材料的性能、结构以及制备方法的研究。
在当今社会中,涂层技术和表面工程是材料科学中的重要领域之一。
超疏水表面是其中的研究热点之一,其具有广泛的应用前景,如抗污染涂层、液滴运动控制和液体分离等。
疏水性指的是材料与液体接触时产生的界面接触角大于90°。
而超疏水性表面是指当液体滴在材料表面时,滴体会形成几乎完全的球形,界面接触角可达150°到180°。
超疏水表面的设计与制备是要在材料表面上形成一层具有高度微纳结构的薄膜,使水滴在其表面上产生极小的接触区域和接触时间,形成高度的疏水性。
超疏水表面的设计和制备可以通过多种方法实现。
其中一种方法是通过化学涂覆材料表面。
化学涂覆通常是将一系列化学物质混合,并施加于材料表面。
这种方法的关键是控制涂层的厚度和组分,从而实现理想的超疏水性。
例如,在表面工程中,利用纳米颗粒的组合可以实现高度疏水性,并有效地控制液体的滑动性能。
此外,采用溶胶-凝胶法制备的材料也可以用于超疏水表面制备。
该方法通常涉及将溶胶浸泡于材料表面,然后通过烘烤等处理,使溶胶转变为凝胶,从而形成具有高度微纳结构的表面。
除了化学涂覆外,材料的微纳结构也可以通过物理处理方法来制备。
例如,通过激光刻蚀和电子束雕刻等方法,可以在材料表面制备微米和纳米级别的结构。
这些结构可以有效地改变材料表面的形貌,从而实现超疏水性。
此外,一些特殊的物理方法,如上述的物理刻蚀以及反应离子镀、溅射和热喷涂等方法,也可以用于超疏水表面的制备。
超疏水表面的设计不仅仅局限于上述提到的方法,还可以通过生物模仿和自组装等方法来实现。
生物模仿方法是通过模仿自然界的生物表面结构来设计超疏水表面。
例如,莲花叶面上的微纳结构使其具有超疏水性,这种结构可以通过光刻等方法在材料表面制备。
此外,利用聚合物自组装的方法也可以实现超疏水表面的制备。
超级疏水材料的设计与制备
![超级疏水材料的设计与制备](https://img.taocdn.com/s3/m/2ab30615492fb4daa58da0116c175f0e7dd11971.png)
超级疏水材料的设计与制备近年来,人们越来越重视材料的性能和性质,并不断地在材料领域进行研究和探索。
疏水材料是一种非常重要的材料之一,它能够将水分离出来,并在表面形成一层气体层,从而使其具有疏水性。
超级疏水材料,则是在疏水材料基础上进一步研究而得到的材料,在一些特定应用领域有着广泛的应用前景。
本文将探讨超级疏水材料的设计与制备。
超级疏水材料主要应用于防污、自清洁、抗腐蚀和水降解等领域。
设计和制备一种高效的超级疏水材料需要满足一些基本要求,包括高疏水性、优良的物理力学性能、稳定性和优良的加工性。
一、超级疏水材料的设计原理在设计和制备超级疏水材料时,我们需要先了解一些基本原理。
首先,疏水材料的疏水性是由其表面微结构所决定的。
一般来说,疏水材料的表面需要具有特定的形态,如微纳米结构、粗糙表面或者特殊化学组分,才能达到疏水效果。
其次,超级疏水材料需要具备气体层的特性。
在疏水材料表面,气体层的存在能够防止水分子与材料接触,从而达到强烈的疏水效果。
最后,超级疏水材料在实际应用中还需要满足其他的特殊要求。
二、超级疏水材料的制备方法超级疏水材料的制备方法主要包括两类,一类是面向材料本身的直接制备方法,另一类是基于材料表面修饰的制备方法。
1. 直接制备方法直接制备方法包括两种主要类型,一种是基于模板的制备方法,另一种是溶剂挥发法。
基于模板的制备方法是将模板覆盖在基底上,在模板表面蒸发金属或者聚合物,形成具有超级疏水性的衣裳。
溶剂挥发法是先将海绵或者纳米颗粒浸泡到某种材料中,然后进行溶剂挥发,留下具有超级疏水性的材料。
2. 表面修饰法表面修饰法是通过在材料表面修饰一层有机分子、金属或者聚合物,来改善表面的疏水性。
例如,利用自组装技术,在材料表面修饰上一层由疏水有机分子组成的单分子膜,从而增强材料的疏水性。
又如,在材料表面溶液中加入纳米颗粒,通过自组装技术使之自聚成具有微/纳米级结构的表面,来提高表面的疏水性。
三、超级疏水材料的应用前景超级疏水材料在很多领域都有着广泛的应用前景。
超疏水材料的制备技术及在工业领域的应用
![超疏水材料的制备技术及在工业领域的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4eae68af64ce0508763231126edb6f1aff0071be.png)
2.2 电化学刻蚀法电化学刻蚀法是一种简易的金属表面处理方法。
2018年赵树国等[6]采用电化学刻蚀和空气中保存法成功在铝合金基体上制备出超疏水表面,表面表现出良好的超疏水特性。
2.3 喷涂法涂料被外力从容器中压出或吸出并形成雾状粘附在物面上的工作方式,称为喷涂法。
喷涂有空气喷涂和高压喷涂两种。
刘涛[1]通过喷涂的方法在将苯并噁嗪和聚四氟乙烯的混合物喷涂在304不锈钢基体制备一种苯并噁嗪和聚四氟乙烯复合超疏水涂层。
黄幸[7]使用喷枪将超声共混后的碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,喷涂到具有0.6MPa氩气的不锈钢网表面上,使不锈钢表面形成微观粗糙结构。
2.4 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法主要利用含高化学活性成分的化合物作前驱体,然后通过水解缩合反应合成溶胶,陈化后胶粒聚合形成凝胶,最后通过技术处理后在基体表面成膜并固化烧结得到具有微纳米粗糙结构的薄膜。
为了增加成膜的粗糙度,还可以在前驱体中加入一些易挥发或易煅烧的高分子有机扩孔材料如聚乙二醇、聚乙烯醇或聚苯乙烯等。
通常采用溶胶-凝胶法制备的无机薄膜材料有二氧化硅、二氧化钛氧化铝等[7-9]。
丁鹏[10]通过溶胶-凝胶法,利用十六烷基三甲氧基硅烷改性纳米SiO2。
HDTMS是长烷基链接枝到纳米SiO2表面,使HDTMS-SiO2具有疏水性。
刘群等[10]以不锈钢网为基底利用壳聚糖和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备SiO2溶胶对不锈钢网进行表面涂层,然后用甲基三氯硅烷对修饰后的不锈钢网进行表面疏水改性,获得具有超疏水性能的不锈钢网。
此方法的优点在于有多种基底,如不锈钢板、氧化铝板等。
显著缺点就是胶片的附着力差。
0 引言材料的润湿性是固体材料表面的重要性能之一。
润湿是一种流体从固体表面置换另一只能够流体的过程。
材料表面的润湿性主要与其表面的表面能有关。
材料的表面能主要是由材料表面的化学组成和材料表面的微观结构所决定。
一般我们用接触角θ来表示材料的润湿性,根据接触角θ的大小对材料表面的润湿性进行分类[1]。
超疏水材料的制备及其表征
![超疏水材料的制备及其表征](https://img.taocdn.com/s3/m/700e3c8668dc5022aaea998fcc22bcd127ff427b.png)
超疏水材料的制备及其表征近年来,超疏水材料在各个领域被广泛应用。
超疏水材料的制备和表征成为了当前研究的热点问题。
本文将介绍超疏水材料的制备方法及其表征手段。
一、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法主要包括可控表面粗糙化、表面化学修饰和特殊涂层三种方法。
1.可控表面粗糙化可控表面粗糙化是制备超疏水材料的一种常用方法。
通过长期算法、电解蚀刻、阳极氧化等方法,可以在普通表面上形成各种化学及物理结构的表面粗糙化。
通过不同结构和尺度的表面粗糙化可以得到不同类型的超疏水材料。
2.表面化学修饰表面化学修饰通常是通过改变表面化学功能团或化学键的种类和密度等手段来实现的。
这种方法一般用于特殊场合,例如在生物医学领域制备超疏水材料等。
3.特殊涂层特殊涂层是制备超疏水材料的另一种方法。
通过是原位合成、溶液浸渍、离子束沉积、以及等离子体蒸汽沉积等方法,可以在普通表面上添加不同材料的涂层,从而得到不同类型的超疏水材料。
二、超疏水材料的表征手段超疏水材料的表征手段主要包括显微镜、接触角计、气-液吸附法及表面粗糙度计等。
1.显微镜针对表面微观结构的研究,显微镜是一种好的表征手段。
分别可以利用扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等技术来研究其表面结构与形貌。
2.接触角计接触角是表征超疏水性的关键指标之一。
通过测量角度可以获得材料与液体的表面张力,并根据静电学的理论公式进行计算。
当接触角大于150度时,即可认为材料为超疏水性。
3.气-液吸附法气-液吸附法可以直接测定材料孔径及比表面积。
该手段用于评价材料内部微结构与机理。
4.表面粗糙度计表面粗糙度计是一个用于测量材料表面形貌参数的工具。
通过测量表面高度和微观成分等参数来获得显示材料表面粗糙度的图像。
三、结论目前,超疏水材料的制备和表征技术已经比较成熟。
通过对超疏水材料的表征,可以更加深入地理解其性质和应用场景,从而更好地推动超疏水材料的研究和应用。
未来随着化学和材料领域的不断发展,相信超疏水材料会有更多的应用前景。
超疏水材料的设计与制备
![超疏水材料的设计与制备](https://img.taocdn.com/s3/m/324eb4f8970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed4f9.png)
超疏水材料的设计与制备近年来,超疏水材料备受关注,因其在自洁、防污、抗污染等领域具有广泛应用前景。
本文将讨论超疏水材料的设计原理以及制备方法。
一、超疏水材料的设计原理超疏水材料的疏水性主要取决于其表面的微观结构和化学成分。
常见的超疏水材料设计原理包括微结构模仿与表面修饰两种。
微结构模仿是通过模仿自然界中一些生物体表面的特殊结构,实现超疏水性。
例如,莲叶表面是超疏水的,其疏水性能源于其微米级的细疙瘩结构和纳米级的蜡质颗粒。
将这种微结构复制到材料表面,可以使其具有类似的超疏水性能。
表面修饰是通过在材料表面改变其化学成分,实现超疏水性。
这种方法通常包括两个步骤:首先,将材料表面处理成亲水性;然后,通过化学反应将亲水表面转变为疏水表面。
具体的表面修饰方法包括化学气相沉积、溶液浸渍和化学修饰等。
这些方法可以改变材料表面的化学成分,使其具有疏水性。
二、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法多种多样,根据具体需求的不同,选择适合的制备方法至关重要。
下面将介绍几种常用的制备方法。
1. 纳米粒子法纳米粒子法是一种常见的制备超疏水材料的方法。
首先,通过化学合成或物理方法获得一定大小的纳米粒子;然后,在材料表面涂覆一定厚度的纳米粒子,形成类似于莲叶表面的微结构,从而实现超疏水性。
2. 化学修饰法化学修饰法是通过在材料表面进行一系列的化学反应,改变其化学成分,实现超疏水性。
常用的化学修饰方法包括硅烷偶联剂修饰、金属有机骨架材料修饰等。
3. 高分子涂层法高分子涂层法是通过在材料表面涂覆一层高分子材料,形成一定的表面结构和化学成分,实现超疏水性。
常用的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚合物聚合方法和聚合物共挤出法等。
三、超疏水材料的应用前景超疏水材料具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用领域。
1.自洁涂料超疏水涂料能够使涂层表面形成微细的颗粒结构,使污染物无法附着在涂层表面,从而实现自洁效果。
这种自洁涂料可以应用于建筑、汽车、船舶等领域。
透明超疏水的制备方法
![透明超疏水的制备方法](https://img.taocdn.com/s3/m/d5ccb32ff4335a8102d276a20029bd64793e627d.png)
透明超疏水的制备方法一、物理法物理法通常涉及到使用特定的物理过程来改变材料的表面特性。
一种常见的方法是机械研磨,通过研磨材料表面以产生微观结构,这些结构可以影响表面张力,从而使材料变得超疏水。
另一种方法是使用激光或电子束在材料表面刻蚀出微米或纳米级结构,这些结构可以捕获空气,使材料变得超疏水。
二、化学法化学法涉及到使用化学反应来改变材料表面的化学性质。
一种常见的方法是通过氧化或还原反应改变材料表面的官能团,这些官能团可以影响表面张力,从而使材料变得超疏水。
另一种方法是使用化学气相沉积或化学液相沉积在材料表面形成一层超疏水涂层。
三、微纳米结构构建法这种方法涉及到使用微纳米技术构建具有特定形貌和结构的表面。
例如,通过光刻、刻蚀、蒸镀等技术在基材表面构造微米或纳米级纹理,然后在这些纹理上沉积疏水材料,从而制备超疏水表面。
此外,生物模板法也是一种有效的微纳米结构构建方法,利用天然生物表面的微纳米结构,通过复制这些结构在人造材料表面构建类似的结构。
四、层层自组装法层层自组装法是一种制备超疏水表面的有效方法。
该方法基于分子间的自组装效应,通过在基材表面依次组装多层有机分子或无机纳米粒子,形成具有层级结构的薄膜。
这些层级结构能够捕获空气,降低表面能,从而使材料具有超疏水的性质。
五、相分离法相分离法是制备超疏水表面的常用方法之一。
该方法通常涉及到将低表面能物质与高表面能物质混合,然后通过相分离技术在基材表面形成微纳米级纹理。
这些纹理能够捕获空气,降低表面能,从而使材料具有超疏水的性质。
相分离法可以通过多种方式实现,如热处理、溶剂蒸发、乳液固化等。
六、电化学沉积法电化学沉积法是一种在材料表面制备超疏水涂层的方法。
该方法通常涉及将基材作为电极置于电解液中,通过电化学反应在基材表面沉积一层具有微纳米结构的涂层。
这些涂层通常由疏水性物质组成,如金属氧化物、金属氮化物或聚合物等。
电化学沉积法可以在常温常压下进行,操作简便,适用于大规模生产。
超疏水材料的制备与应用研究
![超疏水材料的制备与应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/9bd6475254270722192e453610661ed9ac515549.png)
超疏水材料的制备与应用研究近年来,超疏水材料在科学界引起了广泛关注。
超疏水材料具有微纳结构特征,使得其表面能够高效地抵抗液体的渗透,形成水珠滚落的特殊性质。
这些材料的疏水性能使得它们在许多领域中具有广泛的应用潜力,例如抗污染涂层、油水分离、生物医学材料等。
超疏水材料的制备方法多种多样,常见的方法包括表面修饰、纳米材料复合以及直接合成等。
其中,表面修饰方法是最常见的一种。
通过表面修饰,可以在材料表面引入微纳结构,例如纳米棱柱、纳米凸棱等。
这些微纳结构能够降低液体与材料表面的接触面积,从而减少粘附力,实现超疏水的效果。
同时,纳米材料的复合也是一种有效的制备方法。
例如,将纳米颗粒与聚合物基体复合后,可以形成具有高度疏水性的复合材料。
此外,一些研究人员还通过直接合成超疏水材料。
例如,通过聚合物溶液的自组装过程,可以形成具有微纳结构的超疏水材料。
超疏水材料的应用研究也日益深入。
其中,抗污染涂层是一个重要的应用领域。
由于超疏水材料表面的特殊性质,它们能够有效地抵抗污染物的附着。
因此,将超疏水材料应用于建筑物、汽车、船只等表面涂层上,可以提高材料表面的自洁能力,降低清洁和维护的成本。
此外,超疏水材料还可以用于油水分离。
由于其疏水性能,超疏水材料能够选择性地吸附油类物质,而不吸附水分子。
这种特性使得超疏水材料在海洋油污染治理、废水处理等方面具有广泛的应用前景。
此外,超疏水材料还可以应用于生物医学领域。
例如,在人工晶状体、医疗器械等方面,超疏水材料可以有效防止细菌的附着和生物膜的形成,减少感染的风险。
然而,超疏水材料的制备与应用仍然面临一些挑战。
首先,制备过程相对复杂,需要精确的实验条件和材料控制。
其次,超疏水材料在实际应用中的稳定性和耐用性也是一个问题。
由于超疏水材料的微纳结构易受外界环境的影响,所以在实际应用过程中需要进行相应的保护和维护。
此外,超疏水材料的高昂制备成本也限制了其在大规模应用中的推广。
综上所述,超疏水材料的制备与应用研究是当前科学界关注的热点。
超疏水材料的制备与应用
![超疏水材料的制备与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/5f4741c3bdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be886.png)
超疏水材料的制备与应用近年来,超疏水材料在科技领域中引起了广泛的关注与研究。
超疏水材料是一种表面具有高度疏水性的材料,其具备极佳的自清洁能力和防污性能。
本文将探讨超疏水材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
首先,超疏水材料的制备方法多种多样,其中最常见的是采用化学方法。
通过在材料表面涂覆一层特殊的化学涂层,可以使其表面呈现出极高的疏水性。
例如,使用聚偏氟乙烯(PTFE)等高分子材料进行涂覆,可以形成一层类似蜡状的涂层,其表面具有微细的凹凸纳米结构,从而实现超疏水效果。
此外,物理方法也可用于超疏水材料的制备。
物理方法指的是通过改变材料表面的形貌结构,实现其表面疏水性的提高。
例如,利用激光刻蚀技术可以在材料表面形成微细的纳米结构,从而提高其疏水性能。
通过物理方法制备的超疏水材料具有较好的稳定性和耐久性,被广泛应用于海洋船舶舰船、建筑材料、玻璃制品等领域。
除了制备方法,超疏水材料的应用也十分广泛。
首先是在纺织材料领域的应用。
超疏水纺织材料可以有效防止污渍的附着,增加材料的自洁能力和使用寿命。
这对于制作户外服装、防水材料具有重要意义,特别是对于户外运动爱好者来说,更是一种福音。
其次,在海洋工程领域,超疏水材料的应用也非常突出。
由于超疏水材料具有出色的防污性能,能够有效减少海洋生物的附着,从而降低摩擦阻力,提高舰船的行进速度。
这对于节省能源、提高海洋工程装备的效率具有重要意义。
此外,超疏水材料还可以应用于医学器械和生物医学领域。
由于其表面的超疏水性,减少了材料表面细菌和病原微生物的附着,从而减少了细菌感染和交叉感染的风险。
这对于医学器械的使用和病房、手术室的卫生管理具有重要意义。
总而言之,超疏水材料的制备与应用是一个多样化的领域,涉及到多个行业和领域。
通过不同的制备方法,可以得到具有超强疏水性能的材料,从而在纺织材料、海洋工程、医学器械等方面实现广泛应用。
未来,随着科技的不断发展与进步,超疏水材料的制备和应用将会进一步拓展,为我们的生活带来更多的便利和改变。
超疏水材料的制备与表面性能研究
![超疏水材料的制备与表面性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/3439590fc950ad02de80d4d8d15abe23482f038c.png)
超疏水材料的制备与表面性能研究近年来,超疏水材料的研究与应用引起了广泛的关注。
超疏水材料是一种具有特殊表面结构的材料,其能表现出极高的疏水性,使水滴在其表面上呈现出珠滚花落的效果,同时还具有自清洁、耐腐蚀等优异的特性。
本文将从超疏水材料的制备和表面性能两个方面进行探讨。
一、超疏水材料的制备过程超疏水材料的制备主要依赖于表面结构的设计与调控。
在制备过程中,常用的方法包括化学法和物理法两种。
化学法制备超疏水材料主要采用溶液沉积、聚合和电化学方法。
其中,溶液沉积法是最常用的方法之一。
通过将含有超疏水材料前驱体的溶液滴于基底表面,经过烘干和固化处理后,形成呈现出特殊表面结构的超疏水材料。
聚合法则是通过聚合反应在基底表面生成超疏水材料。
而电化学方法则是在电解液中通过电极反应形成超疏水材料的表面结构。
物理法制备超疏水材料则主要包括模板法和激光刻蚀法。
在模板法中,首先制备模板,并将其与材料基底相结合,通过复制模板的方式获得超疏水材料。
激光刻蚀法则是通过使用精细的激光刻蚀技术在材料表面上形成特定结构,从而实现超疏水性能。
二、超疏水材料的表面性能研究超疏水材料的表面性能主要通过接触角来进行评价。
接触角是指液滴与超疏水材料表面发生接触时液滴与材料之间的角度。
一般来说,超疏水材料的接触角应当大于150度。
超疏水材料的表面性能研究除了接触角外,还包括耐沉积、耐剪切和自清洁性等方面。
耐沉积性是指液滴在超疏水材料表面上难以形成稳定的液体膜,从而防止杂质的沉积。
这一性能可应用于防止腐蚀和尘埃积聚。
耐剪切性是指液体在超疏水材料表面上具有较高的滚动角动量,使得液滴在受到外力时能够迅速滑落,从而减少液滴与材料的接触面积,降低其黏附性。
这一性能可应用于防止冰、水、油等液体的黏附。
自清洁性是指超疏水材料表面由于其特殊结构,使得水滴在表面上滚动时能够带走附着在其上的尘埃和污染物,实现自动清洁效果。
以上三个方面的性能对于超疏水材料的应用具有重要意义,从而在多个领域中得到广泛的运用。
超疏水涂层的制备方法
![超疏水涂层的制备方法](https://img.taocdn.com/s3/m/9011cf90dc3383c4bb4cf7ec4afe04a1b071b0e0.png)
超疏水涂层的制备方法超疏水涂层是一种具有特殊表面性质的涂层,能够使涂层表面具有极强的疏水性能,使液体在其表面形成高度球形滴,并迅速滚落。
超疏水涂层的制备方法有多种,下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 化学法制备超疏水涂层化学法是制备超疏水涂层的常用方法之一。
该方法通过改变涂层表面的化学组成和结构,使其表面具有较高的疏水性。
常用的化学法包括溶液浸渍法、沉积法和化学修饰法等。
溶液浸渍法是一种简单且经济的制备超疏水涂层的方法。
该方法将含有疏水性物质的溶液浸渍到基材表面,通过溶液中的疏水性物质沉积在基材表面,形成超疏水涂层。
常用的疏水性物质有氟碳化合物、硅烷类物质等。
沉积法是将疏水性物质通过物理或化学方法沉积在基材表面,形成超疏水涂层。
常用的沉积方法有化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
通过调控沉积条件和沉积时间等参数,可以使涂层表面形成微纳米结构,从而增加涂层的疏水性能。
化学修饰法是通过化学反应改变基材表面的化学组成和结构,使其具有超疏水性。
常用的化学修饰方法有氧化、硫化、氮化等。
通过调控修饰剂的浓度、温度和反应时间等参数,可以实现对涂层表面化学性质的调控,从而获得超疏水涂层。
2. 物理法制备超疏水涂层物理法是制备超疏水涂层的另一种常用方法。
该方法通过改变涂层表面的物理结构,使其具有较高的疏水性。
常用的物理法包括模板法、溶剂挥发法和电沉积法等。
模板法是一种通过模板的作用使涂层表面形成微纳米结构,从而增加涂层的疏水性能的方法。
常用的模板材料有聚合物模板、金属模板等。
通过在模板上沉积涂层材料,然后将模板去除,可以获得具有微纳米结构的超疏水涂层。
溶剂挥发法是一种通过溶剂的挥发使涂层表面形成微纳米结构的方法。
该方法将含有聚合物材料的溶液涂覆在基材表面,然后通过溶剂的挥发,使涂层表面形成微纳米结构,从而增加涂层的疏水性能。
电沉积法是一种通过电化学反应在基材表面沉积涂层材料,使其形成超疏水涂层的方法。
通过调控电流密度、电解液成分和电沉积时间等参数,可以控制涂层的微纳米结构和化学组成,从而获得具有超疏水性的涂层。
超疏水性表面的制备方法
![超疏水性表面的制备方法](https://img.taocdn.com/s3/m/d0287e46ac02de80d4d8d15abe23482fb4da0228.png)
超疏水性表面的制备方法1模板法 (1)2溶胶-凝胶法 (2)3自组装法 (3)4化学气相沉积法 (3)5蚀刻法 (4)6粒子填充法 (5)疏水涂料要达到超疏水性,必须使用特定的工艺技术来提高固体表面的粗糙度。
目前为止通过提高固体表面粗糙度来增强疏水性表面的主要方法有模板法、溶胶-凝胶法、自组装法、化学沉积法、蚀刻法等方法。
1模板法模板法是国内最为常用的制备超疏水涂膜的方法,是一种整体覆盖的表面技术。
模板法以具有粗糙结构的固体为模板,将疏水材料在特定的模板上通过挤压或涂覆后光固化等技术在粗糙固体表面成型、脱模而制得超疏水薄膜。
模板法制备超疏水性涂层具有操作简单、重复性好、纳米线径比可控等优点。
江雷等[1]以多孔氧化铝为模板,通过新的模板挤压法制备了聚丙烯腈纳米纤维。
该纤维表面在没有任何低表面能物质修饰时即具有超疏水性,与水的接触角高达173.8°。
此外,研究者还以亲水性聚合物(聚乙烯醇) 制备了超疏水性表面,打破了传统上利用疏水材料才能得到超疏水性表面的局限。
刘斌等[2]以复制了荷叶表面结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 弹性体为软模板,在模板压印条件下,利用紫外光交联预聚物固化成型,得到了具有微乳突结构的仿荷叶表面,与水的接触角达到150°以上,并在此基础上对其表面疏水性进行了优化。
研究表明,随着紫外光固化体系中单体稀释剂含量的增加,样品表面接触角先增大再减小,含量为10%左右时达到最大值;随着交联剂含量的增加,样品接触角起初保持在一定值,含量超过20%后开始减小;随着光引发剂含量的增加,样品表面接触角逐渐增大,引发剂含量大于0.7%之后保持不变;当曝光时间长于10min后,样品表面接触角保持稳定。
Shang等[3]用直径200nm、长10μm的聚碳酸酯微孔膜作模板,放在由正硅酸乙酯及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPS) 配置好的溶胶上,利用毛细管作用将溶胶吸入微孔中,溶剂蒸发后,经500 ℃热处理去除模板,得到如图1所示均一竖直排列的纳米棒状表面。
超疏水材料的制备及其应用研究
![超疏水材料的制备及其应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/87392111cdbff121dd36a32d7375a417866fc184.png)
超疏水材料的制备及其应用研究超疏水材料是指能够让水珠在表面滚动,甚至完全弹开的材料。
这种材料因其出色的防水性能和自清洁能力而备受人们关注。
近年来,超疏水材料的制备和应用已经成为材料科学领域的热门研究方向。
超疏水材料的制备一般流程如下:首先,通过特殊的化学处理或物理处理方法,在材料表面形成微纳米级别的结构,例如,采用刻蚀、紫外线或激光等技术,使材料表面产生一些微小的凸起和凹陷结构,这些结构的尺寸和形态对超疏水效果有着重要的影响。
其次,将表面进行化学修饰,如在表面涂覆一层具有疏水性质的分子,例如,一些疏水的硅氧烷分子等,使材料表面呈现出水珠无法附着的效果。
最后,通过涂覆或沉积一层保护性涂层,这可保护材料的疏水性能不受外界物质的影响。
超疏水材料在许多领域具有广阔的应用前景。
以下是其中的几个方面:1.防污污液减少表面的附着性,使水、油、污渍等在材料表面无法黏附,能够在工业生产、航空航天、建筑材料等领域发挥重要作用。
作为建筑外墙的涂料、油漆、罩层等,通过涂覆超疏水材料,可以起到抗各种污染物附着的效果,从而使建筑物保持原本应有的美观。
2.自清洁能力超疏水材料表面摆脱了被液滴黏附牢固的情况,使得其表面的沉积物(如尘埃、灰尘等)不同程度地脱落。
这种自清洁能力极大地提高了材料的维护和使用寿命,应用在医疗器械、电子产品、汽车、船舶等领域能够减少维护成本,提高产品质量和性能的稳定性。
3.油水分离材料本身不接触水,可在水中将大部分油分快速分离、吸附掉,因此在污水处理、水污染治理等领域具有很有潜力的应用前景。
目前,超疏水材料的应用正在逐渐扩展到人们生活的方方面面,但其研究和应用仍存在着一些问题和挑战。
首先,超疏水材料的制备工艺还不够成熟,成本过高,需要大量的人力、物力、财力等资源。
其次,超疏水材料的稳定性和持久性尚待提高。
最后,超疏水材料在高温、低温等极端环境下还需要进一步探究和研究,以实现更广泛的应用。
总之,超疏水材料的研究和应用是一个具有重要意义的课题,目前还存在一些问题需要我们共同解决。
超疏水表面材料的制备与润湿性能研究
![超疏水表面材料的制备与润湿性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/7298f3ae6394dd88d0d233d4b14e852458fb39c1.png)
超疏水表面材料的制备与润湿性能研究近年来,随着科技的不断发展,人们对材料特性的研究也越来越深入。
超疏水表面材料作为一种具有特殊润湿性能的材料,在油水分离、液体滴落等领域展现出巨大的潜力。
本文将介绍超疏水表面材料的制备方法以及润湿性能的研究。
一、超疏水表面材料的制备超疏水表面材料的制备可以采用物理与化学方法相结合的方式。
其中,常见的物理方法包括微纳加工技术和自组装技术。
微纳加工技术通过利用光刻、电子束曝光等手段,在材料表面形成微米或纳米级别的结构,从而实现超疏水性。
而自组装技术则利用分子间的相互作用,在表面构建特殊结构,达到超疏水效果。
化学方法主要是通过特定的化学反应或表面修饰来制备超疏水表面材料。
例如,利用化学反应在材料表面修饰纳米颗粒,可以实现一种具有微观结构的超疏水表面。
而利用化学反应或热处理改变材料表面的能量状况,则可从能学角度调控材料的润湿性能。
二、超疏水表面材料的润湿性能研究超疏水表面材料的润湿性能研究主要包括接触角测量和液滴形状分析两种方法。
接触角测量是一种常见的液滴测量方法,通过测量液滴与材料表面的接触角来评估润湿性能。
一般情况下,超疏水表面的接触角大于150度,而超疏水材料则可以达到接近180度的极值。
液滴形状分析则是通过对液滴形状的测量和分析,得到液滴在不同表面的接触角和液滴的挺立高度等参数。
通过这些参数,可以进一步了解超疏水表面材料的润湿性能和持久性。
除了润湿性能的基本研究外,人们还在探索超疏水表面材料在实际应用中的潜在价值。
例如,超疏水表面材料在油水分离技术中的应用已经取得了一定的突破。
在这种应用中,超疏水材料可以将油滴分离出水中,从而实现高效的油水分离。
此外,超疏水表面材料在液体滴落方面的研究也引起了广泛关注。
通过控制液滴在超疏水材料表面的行为,可以实现液体的滴吸和微液滴的收集,为微流控和微胶囊制备等领域提供了新的解决方案。
总结起来,超疏水表面材料的制备与润湿性能研究是当前材料领域研究的热点之一。
超疏水材料的制备与应用探索
![超疏水材料的制备与应用探索](https://img.taocdn.com/s3/m/2c73795678563c1ec5da50e2524de518974bd374.png)
超疏水材料的制备与应用探索在当今科技迅速发展的时代,材料科学领域不断涌现出各种新奇且具有重要应用价值的材料,超疏水材料便是其中之一。
超疏水材料因其独特的表面特性,在众多领域展现出了巨大的应用潜力。
超疏水材料的表面通常具有特殊的微观结构和低表面能物质。
这种特殊的结构使得水滴在其表面难以附着和铺展,而是形成近乎球形的液滴,并能够轻易地滚落。
要制备出超疏水材料,通常需要从这两个关键因素入手。
一种常见的制备方法是模板法。
通过使用具有特定微观结构的模板,如纳米级的多孔结构或柱状结构,将材料填充到模板中,然后去除模板,从而获得具有类似微观结构的超疏水表面。
这种方法可以精确控制表面的微观形貌,但过程相对复杂,对模板的制作要求较高。
另一种方法是化学气相沉积法。
在一定的温度和压力条件下,让反应气体发生化学反应,并在基底表面沉积出具有超疏水性能的薄膜。
这种方法可以实现大面积的制备,但对反应条件的控制要求严格。
还有一种简便的方法是溶胶凝胶法。
将前驱体溶解在溶剂中,经过水解和缩聚反应形成溶胶,再进一步转化为凝胶,经过干燥和热处理等步骤,获得超疏水材料。
这种方法成本相对较低,操作也较为简单。
在超疏水材料的制备过程中,选择合适的低表面能物质也至关重要。
常见的低表面能物质包括含氟化合物和含硅化合物。
这些物质能够有效地降低材料的表面能,增强其疏水性能。
超疏水材料在众多领域都有着广泛的应用。
在自清洁领域,超疏水表面能够使灰尘和污渍难以附着,雨水或水流一冲即可实现自清洁。
这一特性在建筑外墙、太阳能电池板等方面具有重要意义。
建筑外墙上使用超疏水涂层,可以减少灰尘和污染物的积聚,保持建筑物的外观整洁;太阳能电池板表面采用超疏水涂层,则能够提高其发电效率,减少维护成本。
在防腐蚀领域,超疏水涂层能够有效阻止水分和腐蚀性介质与金属表面接触,从而延缓金属的腐蚀过程。
例如,在船舶、桥梁和石油管道等金属结构上应用超疏水涂层,可以大大延长其使用寿命。
超疏水金属材料的制备与性能研究
![超疏水金属材料的制备与性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/78b3fc9427fff705cc1755270722192e45365887.png)
超疏水金属材料的制备与性能研究导语:在日常生活中,我们常常会遭遇到如墙壁上的液体污渍、汽车挡风玻璃上的雨水等问题。
如果这些表面具有较好的疏水性,液体将会迅速滑落而不残留,给我们的生活带来极大便利。
近年来,科学家们通过研究发现,制备超疏水金属材料可以有效解决这些问题。
本文将介绍超疏水金属材料的制备方法和性能研究。
一、超疏水金属材料的制备方法1. 表面纳米结构化法超疏水金属材料的核心在于其表面的微纳米结构。
科学家们通过表面纳米结构化法制备超疏水金属材料。
这种方法可以利用化学腐蚀、电化学沉积、溶液旋涂等技术,在金属材料表面形成微纳米结构。
这些微纳米结构可以增加金属表面的接触角,使液体无法在表面上保持稳定的液膜,从而实现超疏水的效果。
2. 表面改性法除了表面纳米结构化法,表面改性法也是制备超疏水金属材料的常用方法之一。
这种方法在金属表面涂覆一层特殊的材料,如聚氨酯、聚合物等,以改变金属表面的性质。
这些涂层具有较高的疏水性,可以使金属表面呈现出超疏水的效果。
同时,这种方法还可以通过调节涂层的粗糙度和厚度等参数来实现不同程度的疏水性。
二、超疏水金属材料的性能研究1. 液滴滑行性能研究超疏水金属材料的一个重要性能指标是液滴在其表面的滑行性能。
科学家们通过实验研究发现,制备的超疏水金属材料可以使液滴在其表面迅速滑行,而不会残留。
这种滑行性能不仅便于除去表面的液体污渍,还可以减少水滴在汽车挡风玻璃上的滞留,提高行车安全。
2. 自清洁性能研究超疏水金属材料的另一个重要性能是自清洁性能。
科学家们通过观察发现,超疏水金属材料表面的微纳米结构和涂层能够阻碍污渍的吸附,并且当有雨水等清洗液体作用时,这些污渍会随之被冲刷走。
而在干燥的天气条件下,超疏水金属材料的表面也能自动振荡,进一步清除附着的污渍,保持表面的干净。
3. 光学性能研究超疏水金属材料的微纳米结构和涂层还可以对光学性能产生影响。
科学家们发现,通过调节微纳米结构的形状和密度,可以使超疏水金属材料具有特殊的光学效果,如光学反射、折射等。
超疏水涂层的制备
![超疏水涂层的制备](https://img.taocdn.com/s3/m/fa06d065df80d4d8d15abe23482fb4daa58d1dec.png)
超疏水涂层的制备
嘿,朋友!你知道超疏水涂层吗?这玩意儿可神奇啦!简单来说,超疏水涂层就是一种表面能特别低的涂层,水在它上面就像在荷叶上一样,几乎不会沾湿,会形成水珠滚来滚去。
它能让各种材料表面拥有超强的疏水性能,无论是金属、塑料还是玻璃,都能变得超级防水。
超疏水涂层的制备方法
1. 化学气相沉积法
这个方法就像是给材料表面做一场“化学魔法”。
通过气体的化学反应,在材料表面沉积出一层薄薄的超疏水涂层。
就好像是给材料穿上了一层超级防水的“魔法外衣”。
2. 溶胶凝胶法
这种方法呢,先把各种化学物质混合成溶胶,然后经过一系列处理变成凝胶,最后涂在材料表面。
听起来有点复杂,但是效果可是杠杠的!
3. 静电纺丝法
想象一下把材料“纺”成细丝,然后在细丝上形成超疏水涂层。
是不是很有趣?这种方法能让涂层的结构更加精细,疏水效果也更好。
超疏水涂层制备的注意事项
1. 材料的选择要合适
不同的材料可能需要不同的制备方法和处理步骤,所以一定要选对材料哦,不然可就白忙活啦。
2. 实验环境要干净
一点点的灰尘或者杂质都可能影响涂层的质量,所以一定要保证实验环境的清洁。
3. 操作步骤要严谨
每一个步骤都要按照规定来,不能马虎,不然可能得不到理想的超疏水涂层。
怎么样,是不是对超疏水涂层的制备有了一些了解呢?。
超疏水表面材料的设计与制备
![超疏水表面材料的设计与制备](https://img.taocdn.com/s3/m/774cab6d4a73f242336c1eb91a37f111f1850d27.png)
超疏水表面材料的设计与制备随着科学技术的不断进步,人类对材料的要求也越来越高。
其中,超疏水材料的研究和应用在近年来得到了广泛关注。
超疏水表面材料具有强大的防污性能和自清洁能力,能够应用于各种领域,如纺织品、建筑材料和光学涂层等。
本文将从超疏水表面材料的设计原理、制备方法和应用前景三个方面进行论述。
首先,超疏水表面材料的设计需要考虑其表面形貌和化学组成两个重要因素。
在表面形貌方面,根据“莲叶效应”,材料表面的微观结构应尽量增加表面的粗糙度,使水滴接触面积减小,从而使水滴在表面上呈现近似滚动的状态。
常见的表面形貌设计包括微柱状、微针状和微球状等。
此外,表面化学组成也对超疏水性能起到重要作用。
通过在材料表面引入疏水性分子,可以增加材料与水之间的接触角,进一步降低液体在表面上的粘附性。
其次,超疏水表面材料的制备方法多种多样。
常见的方法包括化学法、物理法和生物法等。
化学法是制备超疏水材料的主要方法之一。
通过在材料表面构建特定的化学键或功能基团,使其表面变得疏水。
例如,通过在金属表面形成一层氧化膜,可以使得金属表面呈现出超疏水性。
物理法主要通过改变表面结构和形貌来实现超疏水性能的增强。
例如,利用雷射刻蚀或电解氧化等方法可以在金属表面形成微观或纳米结构,从而实现超疏水性。
生物法则通过模仿自然界中一些生物表面的结构和材料,来制备超疏水材料。
例如,蜡菊叶片表面的微小颗粒结构可以启发设计高效的疏水材料。
超疏水表面材料的应用前景广阔。
其中,纺织品行业是应用超疏水材料的重要领域之一。
超疏水纺织品不仅能够防水和防污,还能够保持面料的透气性和柔软性。
此外,超疏水材料也可以应用于建筑材料领域。
通过将超疏水涂层应用于建筑物的外墙和屋顶材料上,可以防止雨水渗透,减少建筑物的维护成本。
在光学涂层方面,超疏水材料可以应用于相机镜头、太阳能电池板和汽车前挡风玻璃等领域,提高器件的透明性和耐久性。
总之,超疏水表面材料的设计与制备是一个多学科交叉的研究领域。
超疏水材料的制备与应用
![超疏水材料的制备与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1eebc8ce70fe910ef12d2af90242a8956becaa81.png)
超疏水材料的制备与应用一、本文概述超疏水材料,作为一种特殊的表面功能材料,具有优异的防水性能,能够在水珠接触表面时形成近乎完美的球形水珠并迅速滚落,从而实现超疏水的特性。
这种独特的性质使得超疏水材料在众多领域具有广泛的应用前景,如自清洁材料、防水涂层、油水分离、防雾防霜、生物医疗等。
本文旨在全面介绍超疏水材料的制备技术、性能表征以及实际应用情况,旨在推动超疏水材料领域的研究与发展,为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考。
在制备技术方面,本文将详细介绍超疏水材料的制备原理、方法以及影响因素,包括物理法、化学法、模板法等。
同时,还将对制备过程中的关键问题,如表面粗糙度的控制、低表面能物质的选择等进行深入探讨。
在性能表征方面,本文将介绍超疏水材料的主要性能指标,如接触角、滚动角、耐磨性、耐腐蚀性、稳定性等,并阐述相应的测试方法和评价标准。
在实际应用方面,本文将重点介绍超疏水材料在自清洁、防水涂层、油水分离、防雾防霜、生物医疗等领域的应用案例和优势。
还将对超疏水材料的应用前景和挑战进行分析和展望。
本文将全面系统地介绍超疏水材料的制备技术、性能表征以及实际应用情况,为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考和借鉴。
二、超疏水材料的理论基础超疏水材料的理论基础主要源自固体表面的润湿理论,特别是与接触角和滚动角等关键参数紧密相关。
在理想情况下,当水滴与固体表面的接触角大于150°并且滚动角小于10°时,该材料被认为是超疏水的。
这一特性通常归因于材料表面的微纳米结构和低表面能物质的存在。
表面粗糙度对于实现超疏水性至关重要。
微纳米结构通过增加固液接触界面的复杂性,使得水滴难以在材料表面铺展。
这些微纳米结构还能够捕获空气,形成一层空气垫,从而进一步减少固液接触面积,增强疏水效果。
另一方面,表面能也是影响润湿行为的关键因素。
低表面能物质能够降低固体表面对水滴的粘附力,使得水滴更容易在材料表面滚动而非停留。
超疏水材料制备
![超疏水材料制备](https://img.taocdn.com/s3/m/b60939b5960590c69ec37628.png)
十八烷基硫醇无水乙二胺, 化学纯(上海凌峰化学试剂有限公司); 锌片, 99.99%高纯试剂(上海龙昕科技发展有限公司); 氟硅烷CF3(CH2)8CH2Si(OCH3)3(FAS), 分析纯(日本Chisso 公司).铜片在乙醇溶解下的0.1M的十四烷酸溶液中沉积10天形成接触角为1550的超疏水膜。
对比超疏水膜和同结构普通膜发现,超疏水膜表面为花瓣状形貌,这种形貌极有利于截留大量空气,对基体起到保护作用。
1 实验部分1.1 薄膜的制备把厚度为0.25 mm 锌片(分析纯, 纯度99.99%,天津市风船化学试剂科技有限公司)切成10 mm×10 mm 的锌片, 分别用无水乙醇(分析纯, 纯度99.7%, 烟台三和化学试剂有限公司)和去离子水(实验室自制) 超声清洗15 min, 用氮气吹干后备用.将清洗后的锌片浸泡在4vol%的N, N-二甲基甲酰胺(DMF, 分析纯, 纯度99.5%, 上海埃彼化学试剂有限公司)溶液中, 65℃下恒温保持24 h. 取出后用去离子水和无水乙醇洗涤, 氮气吹干.将DMF 处理后的锌片浸泡在硬脂酸(分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司) 的乙醇溶液中, 浓度为0.001 mol/L, 在室温下静置一段时间后取出,用无水乙醇彻底清洗后氮气吹干.2. 1 实验材料与仪器铝合金( 牌号为LY12, 成份: 铜3. 8% , 镁1. 2%,锰0. 3% , 锌0. 3%, 硅0. 5% , 铁0. 5% , 兰州中科凯特公司) ; 乙基三氯硅烷( 瑞士, Fluka AG, Buchs SG) ; 甲苯( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 无水乙醇( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 丙酮( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 氟化氢( 分析纯, 北京双环化学试剂厂) ; 盐酸( 分析纯, 白银良友化学试剂有限公司) ; 氢氧化钠( 分析纯, 天津化学试公司一厂) ; 去离子水( 自制) 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
超疏水材料的制备方法
McCarthy等在聚四氟乙烯 ( PTFE)存在下 , 用射频等离子体刻蚀聚丙烯 ( PP)制备出粗糙表面。表面与水的前进角 /后退角可达 θA /θR = 172°/169°。
利用射频等离子体刻蚀法在不同刻蚀时间得到的聚丙烯扫描电子形貌图: ( a) 0 min, ( b) 30 min, ( c) 60 min, ( d) 90 min,( e) 120 min, ( f) 180 min
纳米粒子增强水凝胶
汇报人:张灿 导师:周应山
目录
1.
研究水凝胶的目的
2.
目前国内外研究现状
3.
目前研究内容
4
现阶段研究进展
超疏水材料的简介
超疏水材料的概念: 表面的疏水性能通常用材料表面与水静态的接触角和动态 的滚动角来描述。 超疏水表面是指与水的接触角大于150°,而滚动角小于 10°的表面。
江雷等利用化学气相沉积法在石英基底上制备了各种图案结构的阵列碳纳米管膜, 结果表明 , 水在这些膜表面的接触角都大于 160° , 滚动角都小于 5° , 纳米结构与微 米结构在表面的阶层排列被认为是产生这种高接触角、低滚动角的原因。
利用 CVD法得到的阵列碳纳米管膜的 SEM照片: ( a,b).蜂房结构 (不同放大 倍数 )பைடு நூலகம், (C).岛状 , (d).柱状
超疏水材料的制备方法
2.等离子体法 等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后 产生的正负离子组成的离子化气体状物质,尺度大于德拜 长度的宏观电中性电离气体,其运动主要受电磁力支配, 并表现出显著的集体行为。等离子体是不同于固体、液体 和气体的物质第四态。 等离子体法原理:利用等离子体对表面进行处理,获得粗 糙结构,从而得到超疏水性的材料表面。
超疏水材料的制备方法
聚苯乙烯 Chen等利用纳米球刻蚀的方法首先得到了排列整齐的单层
( PS)纳米珠阵列 ,再用氧等离子体处理以进一步减小纳米珠的尺寸从而得到粗糙 表面 (图 18)。在其表面覆盖 20 nm厚的金膜并用十八硫醇(ODT)进行修饰可以增 强其疏水性。通过调整 PS纳米珠的直径 (440~190 nm)可以控制表面接触角的 大小 (132° ~168° )。
超疏水材料的简介
超疏水表面
超疏水材料的简介
不同表面水滴接触角界面状态
超疏水材料的简介
超疏水表面形成的原因 固体表面的润湿性能由化学组成和微观结构共同决定:
◆化学组成结构是内因: 低表面自由能物质如含硅、含氟可以得到疏水的效果。
研究表明,光滑体表面接触角最大为120°左右。 ◆表面几何结构有重要影响:
超疏水材料的制备方法
4.静电纺丝法
静电纺丝:静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式, 此时雾化分裂出的物质不是微小液滴,而是聚合物微小射 流,可以运行相当长的距离,最终固化成纤维。
特点:静电纺丝法具有设备简单 , 可大面积快速制备,工艺 可控等特点 ,适用于工业化生产。但它的一个较大缺点就 是表面微结构的可控性与均匀性比较差。
具有微细粗糙结构的表面可以有效地提高疏(亲)水表 面的疏(亲)水性能。
超疏水材料的制备方法 制备原理
制备原理
一种是在 粗糙表面 修饰低表 面能物质
一种是将 疏水材料 构筑粗糙 表面
超疏水材料的制备方法
模板法
等离子体 法
化学气相 沉积法
主要方法
静电纺丝 法
溶胶-凝胶 法
超疏水材料的制备方法
1.模板法 模板法也称复制模塑法,自20世纪90年代提出以来 已经得到了广泛应用。进入21世纪,复制模塑技术也深入 到超疏水表面的制备研究中,尤其是在仿生超疏水表面的 复制中有着独特的优势。
超疏水材料的制备方法
5.溶胶-凝胶法
溶胶一凝胶法就是采用含高化学活性组分的化合 物作为前驱体,一定条件下,在液相中水解、缩聚, 从而生成稳定的透明溶胶体系,溶胶陈化而胶粒间缓 慢聚合,最终形成三维空间网络结构的凝胶。
超疏水材料的制备方法
段辉等采用两步酸碱催化溶胶一凝胶法合成了 FR/Si02/PTFE复合涂层,测得该涂层的静态接 触角能达到155°。在扫描电镜照片上能观察到涂 层表面的形貌与荷叶表面的微米与纳米相结合的双 微观结构极其类似。在其中的聚四氟乙烯(PTFE) 增加了凝胶网络体系的网络模数,一定程度上防止 了含凝胶材料在干燥过程中网络结构遭到破坏:另 外,低表面能的醇溶性氟树脂(FR)又有效降低了表 面张力,同时对增大表面湿润角是有帮助的。
超疏水材料的应用
新型超疏水材料的应用将十分广泛: ▲ 沙漠集水; ▲ 远洋轮船船底涂料,可以达到防污、 防腐的效果; ▲ 室外天线上,建筑玻璃,汽车、飞 机挡风玻璃上,可以防积雪,自清洁; ▲ 冰箱、冷柜等制冷设备的内胆表面 上,凝聚水、结霜 、结冰现象; ▲ 天然气、石油管道内壁表面超疏水 分子膜; ▲ 用于微量注射器针尖,可以完全消 除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带 来的对针尖的污染; ▲ 防水和防污处理;
氧等离子体处理后的超疏水 PS纳米珠阵列表面
超疏水材料的制备方法
3.化学气相沉积法
原理:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内, 然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉 积到晶片表面上。化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技 术。
特点:该方法成本较高 ,一般用于一些特殊材料的制备。
超疏水材料的制备方法
超疏水材料的制备方法
江雷等以聚苯乙烯 ( PS)为原料 ,制备了一种具有新颖的多孔微球与纳米纤维 复合结构的超疏水薄膜,其中多孔微球对薄膜的超疏水性起主要作用 , 而纳米纤 维则交织成一个三维的网络骨架 ,“ 捆绑 ” 住多孔微球 , 增强了薄膜的稳定性。
利用电纺技术得到的复合结构 PS薄膜: ( a~c) SEM图 , ( d) 水滴的形貌图 (接触角为 160.4° )
步骤:
1.复制模塑法是指先用一种预聚物A(一般为PDMS,有 时也可采用溶液)复制出荷叶等超疏水植物叶片表面微结 构;
2.固化A并从荷叶表面剥离,得到负型结构的软模板B,然 后以此软模板为图形,经过二次复制最终得到与荷叶表面 特征相似的仿荷叶微结构。
超疏水材料的制备方法
复制模塑技术制备仿生超疏水表面的操作示意图