第六章疏水材料超疏水

優(yōu)選第六章疏水材料超疏水Ppt現(xiàn)在是1頁\一共有55頁\編輯于星期四1WettabilityYoung’sequation:cosθ=(γSV–γSL)/γLV

Hydrophobic:θ?90°

;Hydrophilic：θ?90°.

Wettabilityisafundamentalpropertyofmaterialsurfaces現(xiàn)在是2頁\一共有55頁\編輯于星期四

Watercontactangle(WCA)largerthan150°andextremelylowWCAhysteresisorslidingangle

lessthan10°.Superhydrophobicity現(xiàn)在是3頁\一共有55頁\編輯于星期四Slidinganglemg(sinα)/ω=γ(cosθa-cosθr)θa–Advancingcontactangle,θr–Recedingcontactangle,m-Thequalityofwaterdrop，g-Accelerationofgravity，ω-Diameterofwaterdrop，γ-SurfaceEnergyofwaterdrop。m，g，ω，γ

areconstant，then：sinα∝cosθa–cosθr.現(xiàn)在是4頁\一共有55頁\編輯于星期四AwidespectrumofapplicationsLOGO現(xiàn)在是5頁\一共有55頁\編輯于星期四LOGOsoy

sauce現(xiàn)在是6頁\一共有55頁\編輯于星期四LOGO現(xiàn)在是7頁\一共有55頁\編輯于星期四現(xiàn)在是8頁\一共有55頁\編輯于星期四Watercollector

inthedesert現(xiàn)在是9頁\一共有55頁\編輯于星期四

現(xiàn)在是10頁\一共有55頁\編輯于星期四AntifoulingcoatingLOGOTheundesirableaccumulationofmicroorganisms,plants,andanimalsonartificialsurfacesimmersedinseawater.Highfrictionalresistanceandfuelconsumption,duetogeneratedroughness,Deteriorationofthecoatingsothatcorrosion,discolouration,andalterationoftheelectricalconductivityofthematerialarefavoured.現(xiàn)在是11頁\一共有55頁\編輯于星期四

Lowsurfaceenergycoating

formitigatingmarinebiologicalfouling

Antifoulingcoating現(xiàn)在是12頁\一共有55頁\編輯于星期四Dragreduction現(xiàn)在是13頁\一共有55頁\編輯于星期四現(xiàn)在是14頁\一共有55頁\編輯于星期四Self-cleaning

materials現(xiàn)在是15頁\一共有55頁\編輯于星期四Antifrost現(xiàn)在是16頁\一共有55頁\編輯于星期四AntifoggingsurfacesLOGO現(xiàn)在是17頁\一共有55頁\編輯于星期四局部放大Oil?waterseparation現(xiàn)在是18頁\一共有55頁\編輯于星期四

Supperrepellentmaterialin

nature現(xiàn)在是19頁\一共有55頁\編輯于星期四LOGO出淤泥而不染，濯清漣而不妖。--宋.周敦頤《愛蓮說》現(xiàn)在是20頁\一共有55頁\編輯于星期四

超疏水的荷葉和表面結(jié)構(gòu)（a)球形的水滴滴在荷葉表面（b)荷葉表面大面積的微結(jié)構(gòu)（c)荷葉表面單個(gè)乳突（d）荷葉表面的納米結(jié)構(gòu)Lotuseffect現(xiàn)在是21頁\一共有55頁\編輯于星期四Cicada'swings蟬翼表面由規(guī)則排列的納米柱狀結(jié)構(gòu)組成．納米柱的直徑大約在80nm，納米柱的間距大約在180nm．規(guī)則排列納米突起所構(gòu)建的粗糙度使其表面穩(wěn)定吸附了一層空氣膜，誘導(dǎo)了其超疏水的性質(zhì)，從而確保了自清潔功能?，F(xiàn)在是22頁\一共有55頁\編輯于星期四ButterflywingsLOGO現(xiàn)在是23頁\一共有55頁\編輯于星期四現(xiàn)在是24頁\一共有55頁\編輯于星期四2、ThetheoreticsofSupperrepellentmaterialWettabilityCassiemodelWenzelmodelYoung’sequation現(xiàn)在是25頁\一共有55頁\編輯于星期四Forsmooth,flat,uniformsolidsurface,therelationshipbetweencontactangleandsurfaceenergycanbedescribedbyYong’sequation

(ThomasYoung,1805)

:

cosθ=(γSV–γSL)/γLV

Interfacialtension:γSV

、

γSL、γLV

Yong’sequation現(xiàn)在是26頁\一共有55頁\編輯于星期四

HydrophobicsurfaceThesurfacefreeenergyofmaterialsisrelatedtothespeciesandtheconcentrationofthefunctionalsurfacegroups現(xiàn)在是27頁\一共有55頁\編輯于星期四FunctionalsurfaceHydrophilicgroups:—OH、—CHO、

—COOH、—NH2Hydrophobicgroups：

—CnH2n+1、

—CH=CH2、

—C6H5、—X、—NO2

—CF3現(xiàn)在是28頁\一共有55頁\編輯于星期四FluorinatedpolymerCH2(36dyncm-1)>CH3(30dyncm-1)>CF2(23dyncm-1)>CF3(15dyncm-1)

ThereasonofchoosingfluorosiliconeLowsurfaceenergyandhighsurface-activeofCF3groupImprovestheadhesionandcompatibility現(xiàn)在是29頁\一共有55頁\編輯于星期四self-assembly

現(xiàn)在是30頁\一共有55頁\編輯于星期四Forsmooth,flat,uniformsolidsurface,thehighestcontactangleisonly119o?，F(xiàn)在是31頁\一共有55頁\編輯于星期四Realsolidsurfacewithconcave-convexstructureWenzel

modelCassie

model現(xiàn)在是32頁\一共有55頁\編輯于星期四Cosθ*==rCOSθWenzel

model：現(xiàn)在是33頁\一共有55頁\編輯于星期四Cosθ*==rCOSθProviding

θ=110o，ifr>0.53，

θ*willbelargerthan

150oWenzel

model現(xiàn)在是34頁\一共有55頁\編輯于星期四Cassiemodel現(xiàn)在是35頁\一共有55頁\編輯于星期四Cosθ’=fcosθ+(1-f)cos180°

=fcosθ+f-1Areafractionf=Σa/Σ(a+b)let’sassumethatθ=110o，iff

islessthan0.2,θ’

willbelargerthan150o.Cassie

modelProvidingCAbetweenliqiudandairis180°現(xiàn)在是36頁\一共有55頁\編輯于星期四PANNanofibermaterial現(xiàn)在是37頁\一共有55頁\編輯于星期四現(xiàn)在是38頁\一共有55頁\編輯于星期四Self-cleaningeffectLOGODirt現(xiàn)在是39頁\一共有55頁\編輯于星期四現(xiàn)在是40頁\一共有55頁\編輯于星期四RougheningahydrophobicmaterialFabrication3、ThefabricationofSupperrepellentsurfaceModifyingaroughsurface’schemicalcomponents現(xiàn)在是41頁\一共有55頁\編輯于星期四TurningaSurfaceSuper-RepellentEventoCompletelyWettingLiquids

LOGOTingyi“Leo”Liu,etal.,Science,vol.346,pp.1096-1100,2014.現(xiàn)在是42頁\一共有55頁\編輯于星期四Templatemethod現(xiàn)在是43頁\一共有55頁\編輯于星期四Etching現(xiàn)在是44頁\一共有55頁\編輯于星期四

McCarthy等在聚四氟乙烯(PTFE)存在下,用射頻等離子體刻蝕聚丙烯(PP)制備出粗糙表面。表面與水的前進(jìn)角/后退角可達(dá)θA/θR=172/169°。

利用射頻等離子體刻蝕法在不同刻蝕時(shí)間得到的聚丙烯掃描電子形貌圖:(a)0min,(b)30min,(c)60min,(d)90min,(e)120min,(f)180min現(xiàn)在是45頁\一共有55頁\編輯于星期四Chen等利用納米球刻蝕的方法首先得到了排列整齊的單層聚苯乙烯(PS)納米珠陣列,再用氧等離子體處理以進(jìn)一步減小納米珠的尺寸從而得到粗糙表面。在其表面覆蓋20nm厚的金膜并用十八硫醇(ODT)進(jìn)行修飾可以增強(qiáng)其疏水性。通過調(diào)整PS納米珠的直徑(440-190nm)可以控制表面接觸角的大小(132-168°)。

氧等離子體處理后的超疏水PS納米珠陣列表面現(xiàn)在是46頁\一共有55頁\編輯于星期四LOGO現(xiàn)在是47頁\一共有55頁\編輯于星期四Chemicalvapor

depositionLOGO江雷等利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在石英基底上制備了各種圖案結(jié)構(gòu)的陣列碳納米管膜,結(jié)果表明,水在這些膜表面的接觸角都大于160°,滾動(dòng)角都小于5°,納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)在表面的階層排列被認(rèn)為是產(chǎn)生這種高接觸角、低滾動(dòng)角的原因?，F(xiàn)在是48頁\一共有55頁\編輯于星期四4ResearchplanInordertofabricatesuperhydrophobicorsuperhydrophilicsurfacesbasedonsub-micronstructures,

IthinkmyresearchinUWcanbedividedintothreestages.LOGO現(xiàn)在是49頁\一共有55頁\編輯于星期四Firstly,

thefabricationofartificialstructuredsurface.Severalartificialstructuredsurfaceshavebeendisgined.Ifthese

nanopillarandmushroomshapednanopillarsarraywithpieceof10mm×10mmcanbepreparedbyelectroplatecopperornickelnanopillars?LOGO現(xiàn)在是50頁\一共有55頁\編輯于星期四LOGO現(xiàn)在是51頁\一共有55頁\編輯于星期四Secondly,modifyitscomponentsbysurfacefluori