环氧树脂/无机纳米粒子复合超浸润表面的制备

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geweiqi0219
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浸润性是固体表面的重要性质,自然界中很多生物体的表面都可见奇特的浸润现象。到目前为止,科研工作者已经制备出了大量的超浸润材料,但是存在制备方法复杂、机械性能差、成本昂贵等一系列问题。设计开发低成本、易操作的普适性工艺,同时赋予材料多种功能性及智能可控性一直是研究人员所追求的目标。本论文选取价格低廉、机械强度较好、表面能较低的环氧树脂作为材料,同时借助环氧树脂特殊的形状记忆效应,结合功能性纳米粒子设计制备了一系列超浸润材料,评价材料的浸润性能并解释内在机理。具体研究工作如下:制备研究环氧树脂/功能性纳米粒子超疏水复合表面。通过在玻片上浸涂一定浓度的环氧树脂,用筛子将功能性粒子的干粉直接撒在环氧树脂层上,粘性环氧树脂在毛细管力作用下与粒子自发结合从而完成原位疏水化处理,固化后得到具有微纳米粗糙结构的超疏水复合表面。环氧树脂浓度影响样品浸润性及机械强度,通过探究得出,环氧树脂浓度为36 mass%时,该表面展现超疏水性能并具备良好的机械强度。与文献报道的PDMS/纳米粒子复合表面对比,本样品的综合性能较优。最后,利用具有夜光、磁性等特殊功能的粒子,制备了相应的功能性超疏水复合表面,证明了该方法的普适性。制备研究环氧树脂/Ti O2纳米粒子水下超疏油表面。利用模板法制备出具有微阵列结构的环氧树脂复合基底,采用简单超声在表面包覆了Ti O2纳米粒子,制成水下超疏油复合表面。通过控制超声时间控制Ti O2粒子的包覆量,当包覆时间为5 min~10 min时,该表面具有水下超疏油功能。此外,利用记忆效应特征控制阵列形态,探究微结构动态变化时表面浸润性的相应变化。微结构坍塌则表面显示高粘附状态,微结构回复则表面恢复至初始的超疏低粘附状态,从而智能调控水相中油滴与表面间的粘附性。最后对实验机理进行分析,不同状态微结构表面上的液滴状态不同,低粘附的Cassie态或者高粘附的Wenzel态造成表面粘附性能的差异。
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