微—纳米复合结构超疏水性表面材料的制备与表征

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超疏水性表面具有自清洁性、防雾、防结冰、减阻、抑制表面氧化等众多优异性能,在建筑、纺织、通信、航海、航空等领域具有巨大的应用价值。近年来来自生物、物理、化学、材料以及机械等学科的研究人员纷纷对此展开了积极的探索。研究发现,固体表面的微-纳米复合结构是影响其疏水效果的一个主要因素。然而在以往的工作中,研究学者们大多依赖于精密的加工设备、复杂的工艺去开发具有超疏水功能的表面,这在很大程度上限制了这些制造加工方法的实际应用。本文尝试着用简单易行、经济节约的实验手段去制备具有微-纳米复合结构的超疏水性表面,取得了一定的成果。(1)采用自组装的方法,一步成型制备了具有超疏水性能的TiO2表面。结果显示,其表面是由直径约12.5μm的TiO2海胆球组成,这些微米级TiO2小球又由针状TiO2纳米棒密级排列而成;该表面具有较高的接触角、很小的滚动角,与此同时,超疏水稳定性较强,表明该表面性能较好。(2)通过简单直接的表面摩擦法改变Co3O4表面微纳米结构,实现了超疏水性表面在低粘滞力和高粘滞力之间的快速转变。通过摩擦,Co3O4超疏水性表面在保持疏水性的同时,滚动角从极低(约2°)到极高(90°)之间的巨大变化。这种方法简单直观,不需要任何精密的实验仪器,大大节约了人力和财力,是一种值得深入研究并推广的新的方法,也为他人今后的研究提供了新的研究思路。(3)通过将Fe与SiO2参杂的纳米粒子压片、烧结成型以及表面化学腐蚀成功制备了具有优良超疏水性能的表面。被磁化后该块体具有一定的磁性,退磁之后块体的磁性消失,可以用于磁流体微滴的无损运输。
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