超疏水表面上的微納結構復習進程

報告(bàogào)人：劉粒祥 學院：材料科學與工程學院 學號：12012328超疏水表面(biǎomiàn)上的微納結構2014.10.09第一頁，共19頁。2微納結構(jiégòu)超疏水表面結構(jiégòu)微納結構(jiégòu)的應用超疏水結構(jiégòu)概念超疏水結構(jiégòu)制備超疏水結構性能檢測第二頁，共19頁。3微納結構(jiégòu)1.什么是納米結構？納米結構（nanostructure）通常是指尺寸在100nm以下的微小結構。也就是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎，按一定規(guī)律構筑或組裝一種(yīzhǒnɡ)新的體系。0維：指在空間3維尺度均在納米尺度,如納米尺度顆粒,原子團簇等;1維：指在空間有兩維處于納米尺度,如納米絲、納米棒、納米管等2維：指在3維空間中有1維在納米尺度,如超薄膜多層膜,超晶格等。第三頁，共19頁。4微納結構(jiégòu)2.什么(shénme)是微納結構？第四頁，共19頁。5超疏水表面(biǎomiàn)結構1.什么是超疏水？ 接觸角θ<90?的固體表面(biǎomiàn)稱之為親水表面(biǎomiàn) 接觸角90?<θ<150?的固體表面(biǎomiàn)稱之為疏水表面(biǎomiàn) 接觸角θ>150?的固體表面(biǎomiàn)稱之為超疏水表面(biǎomiàn)

接觸角：就是液滴在固體表面(biǎomiàn)達到熱力學平衡狀態(tài)時，氣液界面與固液界面所夾的角度 滾動角：液滴在傾斜表面(biǎomiàn)上剛好發(fā)生滾動時，傾斜表面(biǎomiàn)與水平面所形成的臨界角度第五頁，共19頁。6超疏水表面(biǎomiàn)結構2超疏水表面結構(jiégòu)與微納結構(jiégòu)的關系第六頁，共19頁。7超疏水表面(biǎomiàn)結構蟬翼表面由規(guī)則排列的納米柱狀結構組成．納米柱的直徑大約(dàyuē)在80nm，納米柱的間距大約(dàyuē)在180nm．規(guī)則排列納米突起所構建的粗糙度使其表面穩(wěn)定吸附了一層空氣膜，誘導了其超疏水的性質(zhì)，從而確保了自清潔功能。第七頁，共19頁。8超疏水表面(biǎomiàn)結構超疏水的荷葉和表面結構(jiégòu)（a)球形的水滴滴在荷葉表面（b)荷葉表面大面積的微結構(jiégòu)（c)荷葉表面單個乳突（d）荷葉表面的納米結構(jiégòu)第八頁，共19頁。9超疏水表面(biǎomiàn)結構通過實驗測試，水滴在荷葉表面的接觸角和滾動角分別為161.0°左右和2o左右。這使得荷葉具有了很好的自清潔能力。由于荷葉微納結構的存在(cúnzài)，大量空氣儲存在(cúnzài)這些微小的凹凸之間，使得水珠只與荷葉表面乳突上面的蠟質(zhì)晶體毛茸相接觸，顯著減小了水珠與固體表面的接觸面積，擴大了水珠與空氣的界面，因此液滴不會自動擴展，而保持其球體狀，這就是荷葉表面具有超疏水性的原因所在。第九頁，共19頁。10超疏水表面(biǎomiàn)結構4MKOH0.5M丙酮(bǐnɡtónɡ)稀鹽酸乙醇去離子水第十頁，共19頁。11第十一頁，共19頁。20°C,25°C,30°Cand35°C溫度下銅箔表面的微納結構(jiégòu)（掃描電鏡下觀察而得）第十二頁，共19頁。超疏水表面(biǎomiàn)結構（超疏水結構性能檢測）銅箔不同結構(jiégòu)和潤濕性表面結露情況對比(a)未處理平銅箔(b)具有微米結構(jiégòu)的銅箔(c)具有納米結構(jiégòu)的銅箔(d)具有微納復合結構(jiégòu)的銅箔.凝結速度不同(bùtónɡ)液滴分布不同(bùtónɡ)液滴開始凍結的時間不同(bùtónɡ)第十三頁，共19頁。微納結構(jiégòu)的應用新型超疏水材料的應用將十分廣泛：沙漠集水遠洋輪船船底涂料，可以達到防污、防腐的效果室外天線上，建筑玻璃，汽車、飛機擋風玻璃上，可以防積雪，自清潔冰箱、冷柜等制冷設備的內(nèi)膽表面上，凝聚水、結霜、結冰現(xiàn)象天然氣、石油管道內(nèi)壁表面超疏水分子膜用于微量注射器針尖，可以完全消除昂貴的藥品在針尖上的黏附(niánfù)及由此帶來的對針尖的污染防水和防污處理第十四頁，共19頁。微納結構(jiégòu)的應用輪船(lúnchuán)船底涂料輪船底部的低表面(biǎomiàn)能防污涂料第十五頁，共19頁。微納結構(jiégòu)的應用具有(jùyǒu)抗露、防霜、自潔功能的新型節(jié)能空調(diào)換熱器第十六頁，共19頁。展望(zhǎnwàng) 微納超疏水表面結構材料涉及表面科學、納米科技、材料科技等眾多領域，是一種工業(yè)上非常重要的技術，在醫(yī)藥、生物技術、化學機工程領域也具有廣闊的應用前景(qiánjǐng)、是納米科技的應用體現(xiàn)之一。待解決問題：機械穩(wěn)定性問題、老化問題、成本、制備工藝，工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，以及更深層次的理論研究。第十七頁，共19頁。參考文獻【1】張友法,余新泉,周荃卉,李康寧.超疏水銅表面的制備[A].中國機械工程學會表面工程分會.第八屆全國表面工程學術會議暨第三屆青年表面工程學術論壇論文集（七）[C].中國機械工程學會表面工程分會:,2010:1.【2】張友法,余新泉,周荃卉,李康寧.超疏水低粘著銅表面制備及其防覆冰性能(xìngnéng)[J].物理化學學報,2010,05:1457-1462.【3】梁彩華,汪峰,呂艷,范晨,吳春曉,張小松,張友法.翅片表面特性對結霜過程影響的實驗研究[J].東南大學學報(自然科學版),2014,04:745-750.【4】YongmeiXia,YoufaZhang*,XinquanYu,FengChen.DirectsolutionphasefabricationofZnOnanostructurearrays