遗态法制备植物叶片结构超疏水表面及其性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cuthberthirsch
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近年来,由于仿生超疏水表面在自清洁、防腐蚀、微流体系统和生物相容性等方面所显示的独特性能以及在国防、工农业生产和日常生活中的潜在应用前景,有关超疏水表面的研究引起了科研工作者的极大关注。  目前人们通常模仿天然植物叶片特殊的微观形貌,在器部件上加工出粗糙表面,并用低表面能物质进行改性处理,从而使其具有超疏水能力。然而,其粗糙构造的获得仍然通过纯粹的人工模仿,人们即使采用目前最高水准的技术和仪器,还是难以仿制出荷叶等经亿万年优化的精细构造,这也限制了材料疏水性能的进一步提高。  在本研究中,我们将生物模板和遗态学思想引入到超疏水材料中。直接以超疏水性植物叶片(荷叶、粽叶、水稻叶)为模板,在氩气保护下将其烧结碳化,得到具有叶片构造的C,或将烧结后的碳模板经过含有Zn2+、Al3+或Cu2+的溶液(如硝酸锌、氯化铝等)的浸渍处理,并通过再次烧结,使金属氧化物或单质形成,获得具有叶片构造的ZnO、Al2O3、Cu;最后用氟硅烷(十七氟癸基三乙氧基硅烷)对其表面进行改性处理。制备的材料高保真地保留了植物叶片的微观形貌,并展现出稳定的超疏水性和优异的自清洁功能:接触角大于160°,滚动角小于5°。
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