DBD等离子体修饰材料表面对液滴蒸发自组装的影响

摘要

液滴蒸发自组装的过程分析，是材料、化学和生物医药中的热门，其主要研究的是液滴中微粒的自我装配过程以及对于液滴沉积物的分析。影响液滴蒸发自组装的因素有很多种，但是很少有通过等离子体修饰材料，进而控制液滴蒸发自组装过程的研究。
　　论文中阐述了质阻挡放电(DBD)等离子体对于液滴蒸发自组装的影响方式主要是源于对于基底的修饰程度，探讨的是通过DBD等离子体修饰载玻片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面，改变材料表面的基团和粗糙度，使材料的亲疏水性发生改变，在此基础上进行液滴蒸发自组装实验，分析的液滴蒸发图案进行调控，分析在等离子体处理材料表面后对液滴蒸发图案产生的影响。
　　在实验过程中，首先确立了CTP-2000K型DBD等离子体作为本次实验的放电装置，通过分析得知阻挡介质是影响放电形式的主要因素，于是设计三组不同阻挡介质实验，通过高速摄像机拍摄不同介质下的放电形式，同时又使用示波器的双踪功能测量李萨如波形反映放电功率，最终选取聚四氟乙烯作为阻挡介质;基于上述实验结论，又设计实验使用DBD等离子体处理材料表面，并且通过接触角反映材料表面处理效果;进而在经处理后的材料表面进行液滴蒸发实验，通过偏光显微镜拍摄蒸发后的沉积图案，使用ScopeImage等软件对图片进行分析，分析出基底的亲水性会显著降低“咖啡环”效应的影响。同时在实验中又引入了环境温度和溶液浓度配比等变量，再次进行液滴蒸发实验，发现随着温度的升高，由于表面张力的作用“咖啡环”效应会得到抑制，但是溶液浓度会产生相反的作用。
　　基于本文实验结果的分析，能够为液滴蒸发自组装领域引导出新的研究方向，同时也将为DBD等离子体表面修饰带来新的突破。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 液滴蒸发自组装概论

1．2．1 表面润湿度理论

1．2．2 咖啡环效应

1．3 等离子体概论

1．3．1 等离子体的分类

1．3．2 OBD等离子体的应用

1．3．3 DBD等离子体参数分析

1．4 DBD等离子体对材料表面的修饰

1．4．1 DBD等离子体与玻璃表面的作用

1．4．2 DBD等离子体与PDMS表面的作用

1．5 本文主要工作

2．1．1 DBD等离子体电源

2．1．2 DBD等离子体放电装置

2．1．3 TDGC2-1单相接触调压器

2．2 材料配置部分

2．2．1 电子天平

2．2．2 磁力搅拌器

2．3 数据采集部分

2．3．1 接触角测量装置

2．3．2 偏光显微镜

3 DBD等离子体对材料表面的修饰实验

3．1 DBD等离子体电源的参数测量

3．1．1 DBD等离子体阻挡介质的选取

3．1．2 DBD等离子体的电源电压

3．1．3 DBD等离子体电源的李萨如波形检测分析

3．2 对材料表面处理效果的分析

3．2．1 拓扑粗糙度方程

3．2．2 不同材料表面的接触角实验

4 基于DBD等离子体修饰材料的液滴蒸发自组装

4．1 等离子体对液滴蒸发自组装的调控

4．2．1 玻璃表面的液滴蒸发自组装实验

4． 2．2 PDMS表面的液滴蒸发自组装实验

4．2 液滴的种类对自组装系统的影响

4．2．1 实验材料和溶液选择

4．2．2 实验结果分析

4．3 外界的温度对自组装系统的影响

4．4 实验总结

5 总结和展望

5．1 全文工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果