水黾腿特殊浸润现象的研究及材料仿生

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songjinyi2001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文从多个角度并利用多种手段对水黾腿的超疏水特性进行了表征,揭示了水黾腿表面微结构的特点和结构功能关系,并进而设计和制备了一系列具有动态稳定性的超疏水表面:   1.受水黾腿的超疏水性和特殊的表面微结构的启发,我们设计了一种表面具有纳米沟槽的纳米锥阵列的结构模型,并且成功在铜片上制备了氢氧化铜纳米锥阵列的超疏水表面。进一步的,我们使用了水滴挤压结合接触角测量和力学原位监测的方法,去考察和验证该表面的超疏水稳定性。实验结果表明,在静水压的作用下,该表面表现出了极低的接触角滞后。水滴在该表面表现出了受压铺展-接触角降低和撤压回复-接触角升高的可逆过程,这一行为和传统的超疏水表面的表现是完全不同的。分析计算表明在挤压该表面在受压状态下要发生一个刺穿的Cassie的状态。这种纳米锥侧壁所独有的纳米沟槽结构,当液体刺入表面微结构时,不仅可以强有力的支持环绕在纳米锥周围的气液界面,而且提供一种可靠的接触线,可以使变形的界面在压力撤去时轻易的回复。   2.我们通过动态氢气泡模板法成功的在铜片和铜丝上制备了一种具有分级结构的多孔表面,即微米级的大孔表面又具有纳米结构的孔隙。通过表面修饰烷基硫醇后,制备得到的铜片和铜丝表面都实现了超疏水并具有良好的静态稳定性。受水黾腿动态打水过程的启发,我们设计了一个原创的动态打水实验来表征所制备表面的超疏水动态稳定性。通过这个实验我们证明,制备的超疏水表面具有优异的超疏水动态稳定性,同时这也反过来证明了我们这一表征手段的可行性和正确性。   3.我们采用多种手段对水黾腿的超疏水稳定性和低粘附特性进行了表征。实验结果表明不论是在准静态还是再动态条件下,水黾腿都呈现出了稳定的超疏水性和低粘附特性。特别的,水黾腿动态打水的过程更是一个脱粘附的过程。而在同样条件下,这一特性无论是光滑疏水铜丝还是超疏水铜丝在都无法实现。水下AFM结果揭示了水黾腿在水面接触时,单根刚毛纳米沟槽里的纳米气层和刚毛周围微米气层的存在,并且它们在刚毛边缘相连通。并且在连续扫描的过程中纳米气层也体现出一定的流动特性。由于纳米沟槽在刚毛上独特的螺旋取向,这种连通、开放的界面状态可能在一定程度上保证了沟槽内气/液界面的稳定性。由于这种纳米气层的存在,水直接和沟槽的棱边接触形成沿刚毛径向的微观TCL。同时由于刚毛自身在水黾腿上的取向性,故而形成了一种独特的双重取向的固液接触特性。这种独特的固液接触使水黾腿在划水过程中容易脱离水面的粘附。
其他文献
阿尔茨海默病是一种原发性神经退行性疾病,它已成为危及人类健康的重要因素。Aβ是老年斑的主要成分,它在脑内的过度表达、聚集和沉积被认为是阿尔茨海默病神经退行性病变的
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
在化学沉淀、离子交换、膜分离、反渗透、溶剂萃取、蒸发、电化学和吸附等工业废水处理方法中,吸附处理技术得到了长足的发展。近年来,具有三维网络结构的凝胶吸附剂受到了广泛
关于电偶极子的电场分布,一般教科书上只给出某个特殊方向的电场表达式.这是由于任意场点的电场求解较为繁琐,不便教学.该文给出三种解法,以便学生掌握电偶极子电场分别特点.
聚合物作为工程材料使用,不仅需要具有较高的强度,而且还应具有较高的韧性,因此聚合物材料的增韧改性一直是高分子材料科学的重要研究课题。针对聚合物增韧这一问题,本文主要研究
高分子体相异质结太阳能电池因具有重量轻、制备工艺简单、成本低廉等优点而备受世界关注。其给体材料主要以共轭聚合物为主,特别是D-A型共轭聚合物;而受体材料则主要是富勒烯
本论文采用计算机模拟方法在溶液和剪切流动下研究了嵌段共聚物的自组装。主要研究内容如下:嵌段与溶剂相互作用对两亲性ABA三嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装形貌的影响; ABC(
11月3日,自8月以来就已饱受关注的美国二次QE终于出炉,但是很快遭到国际社会严重抨击,美联储在之后不停地忙于解释;事实上,不到一周,视线就被成功转移了——市场的关注点从美
叶画源自古代《贝叶经》,《贝叶经》是刻写在经过特殊工艺处理的热带植物—贝多罗树叶上的佛教经文。武汉刘义桥借助《贝叶经》,经过20多年潜心研究,形成了今天的中国叶画艺