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仿生超疏水材料的研究进展及应用

【经济学教育论文下载】摘 要:在仿生研究领域,许多奇特的微/纳生物表面现象给予人们大量的启示。比如荷叶效应、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁,引发了人们对超疏水材料的研究兴趣。本文综述了仿生超疏水表面的润湿性原理、主要制备方法和应用。 关键

摘 要:在仿生研究领域,许多奇特的微/纳生物表面现象给予人们大量的启示。比如荷叶效应、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁,引发了人们对超疏水材料的研究兴趣。本文综述了仿生超疏水表面的润湿性原理、主要制备方法和应用。

关键词:仿生超疏水;润湿性;制备方法;应用
在时间的长河中,大自然不断地孕育生命,每一个生命体都具有其独特的艺术150°),而未加入石墨烯的纯PVDF及PVDF-HFP多孔材料不具有超疏水性。
溶胶一凝胶法:主要利用含高化学活性成分的化合物前驱体的水解与缩合形成溶胶,再经过陈化胶粒聚合形成凝胶,最后采用一定方法基体表面成膜并固化烧结,形成具有微纳结构的薄膜。该法多用于制备无机涂层,反应工艺简单,易操作,适用范围广。贺惠蓉[12]等通过溶胶凝胶法,采用提拉技术在金属表面构筑TiO2薄膜,TiO2薄膜表面随着温度的升高逐渐呈现粗糙的纳米结构,通过低表面能物质 FAS 修饰后,该表面呈现超疏水性。
电纺法和电化学法:根据材料晶面电化学活性的各向异性,通过自身氧化、表面电化学沉积可以得到有序表面结构,主要应用于金属材料。王丽芳[13]采用静电纺丝技术构筑粗糙表面,再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中进行同步修饰,制备出接触角大于150°,滚动角小于5°的TiO2超疏水表面。
此外还有其它制备方法,如激光和等离子体处理法[14]- [15]、刻蚀法[16]、喷涂法[17]- [18] 、化学反应法[19]、溶剂/非溶剂法[20]等。
3 应用与展望
仿生超疏水表面由于其独特的超疏水、自清洁以及防腐性能,应用前景广阔。可以开发新的水面交通工具[21],如果技术成熟,制备出类似水黾腿部的超疏水结构,人们使用这种设备,可以轻而易举的在水面行走。表面防腐[22]方面,由于超疏水表面可以极大程度隔绝水分,减缓海水对建筑物的腐蚀速度,起到保护层的用途,同样原理可以减小海洋中舰船的腐蚀[23],增大海军装备的使用寿命。透明超疏水材料由于其特殊的光学性能,可以制成玻璃,用于摩天大楼,根据本身具有自洁、防污能力,避免高空作业擦洗玻璃。在生物医药领域[24]仿生超疏水同样具有广阔的应用前景。但是依据目前的技术水平,仿生超疏水材料制造成本高昂,稳定性不足,难以投入工业化生产。随着技术的发展,在不远的将来,仿生超疏水材料定会得到广泛的应用。
参考文献
[1]江雷,冯琳.仿生智能纳米界面材料[M].北京:化学工业出版社,2007:2―48.

 
 
 
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