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液固界面作用机制的调查与界面功能材料的制备是界面科学领域的重要研究方向。最近十多年在特殊浸润材料领域的研究热潮大大丰富了我们对液固界面作用机制的认识,特别是几何结构对液固界面作用的影响。相比于对二维的平面功能界面材料的研究,在一维纤维材料领域,无论是功能界面纤维的制备,还是纤维与水的界面作用,相关的研究还很少开展。有鉴于此,本论文在该方向做了一些研究。
蜘蛛丝具有非均一的突起节形貌,同时具有很强的挂水能力。受其启发,我们采用一种基于Rayleigh不稳定性原理的简单方法制备了人工突起节纤维。相比于简单纤维,该纤维展现了显著增强的挂水能力。调查表明该增强机制源于突起节对三相线的锁定作用。另外,突起节的高度及间距可以用来调控纤维的挂水能力。这些发现不仅有助于我们进一步理解纤维与液滴的界面粘附现象,而且对很多技术应用如雾水收集器,气液过滤网等有重要的借鉴价值。
异质结构材料在能源,催化,光电器件等很多领域都有巨大应用价值。异质结构纤维可以进一步的拓展异质结构材料的应用前景。我们将电纺和电喷技术同时引入到同轴电流体技术中,一步制备了新颖串珠状的异质结构微纤。该方法相对于其它制备异质结构材料的方法如气相沉积,液相模板方法,光刻方法等,不仅更加简单,而且易于进行大面积的制备,是一种实用的制备异质结构微尺度材料的新方法。