多元结构超疏水表面的制备及其在冷凝条件下的润湿性研究

摘要

超疏水表面以其优异的性能，如自清洁性、抗腐蚀性、血液相容性、减阻性等，吸引了来自各个领域的科研人员的关注，关于超疏水表面的制备与性能方面的研究层出不穷，但是关于超疏水表面能否在任何条件下都能保持其疏水性的报道并不多。近年来有科研人员发现即使具有完美超疏水性的荷叶表面在冷凝条件下也会失去其超疏水性，失去超疏水性意味着超疏水表面其他优异的性能也将随之消失，因此本研究主要致力于研究超疏水表面微纳结构变化对超疏水表面在冷凝条件下润湿性的影响，并初步尝试揭示微纳多元结构的变化对超疏水表面处在冷凝条件下时润湿性变化的影响规律。论文的主要研究内容和创新点如下:　　(1)提出一种新颖而简单的方法获得两种不同的微纳多元结构超疏水LDPE涂层，这两种超疏水LDPE涂层中，一种具有高滚动角，另一种具有低滚动角。将两种超疏水LDPE涂层和光滑的LDPE涂层同时置于冷凝条件下比较三种涂层表面在冷凝条件下的润湿性。结果表明，两种表面结构不同的LDPE涂层在冷凝条件的润湿性表现出了较大的区别。具有低滚动角的超疏水LDPE涂层表面在冷凝条件下保持了较好的超疏水性，而具有高滚动角的LDPE涂层表面在冷凝条件下的疏水性只是稍微比光滑的LDPE涂层表面要好，这说明微纳结构的变化对超疏水表面在冷凝条件下的润湿性变化有较大的影响。　　(2)从自然界中选取了荷叶、芋头叶、竹叶、紫叶鸭跖草叶、月季等五种不同的微纳多元结构植物表面，通过接触角测试仪和莱卡偏光显微镜观察这些植物表面在冷凝条件下的接触角变化及水滴在其表面冷凝成核、生长和聚集行为的变化，发现在冷凝条件下，紫叶鸭跖草表面与其他植物表面相比，疏水性保持得更好。　　(3)为了进一步证实表面微纳结构对冷凝条件下超疏水表面润湿性的影响，我们采用模板法将荷叶、芋头叶、竹叶、紫叶鸭跖草等五种植物表面的微纳多元结构复制到石蜡表面，获得具有类植物表面微纳多元结构的石蜡试样，研究五种石蜡试样表面在冷凝条件下的润湿性变化，结果显示，具有类紫叶鸭跖草表面微纳多元结构的石蜡试样表面在冷凝条件下的疏水性保持得最好，这说明微纳多元结构的尺寸越小，超疏水表面在冷凝条件下的润湿性能变化越小。　　(4)使用一种简单、新颖的方法获得了PDMS/纳米CaCO3涂料，并采用高压喷射的方法将PDMS/纳米CaCO3涂料喷至塑料片材表面，在涂料完全干后，即可获得超疏水PDMS/纳米CaCO3涂层。观察了冷凝条件下PDMS/纳米CaCO3涂层的润湿性变化，结果表明，使用高压喷射的方法获得的PDMS/纳米CaCO3涂层在冷凝条件下的润湿性变化较大，由超疏水表面变成了亲水表面，并对其润湿性下降原因进行了分析。　　(5)将模板法与腐蚀法相结合，提出一种新颖的方法在铁表面获得类竹叶表面的微纳多元结构，将获得的类竹叶微纳多元结构的铁片表面用硬脂酸修饰后，其表面的微纳多元结构变得与竹叶表面的微纳多元结构更加相似，接触角和滚动角测试表明，经硬脂酸修饰后的铁片表面具有很好的超疏水性能。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 超疏水表面润湿性理论

1.3 超疏水表面的制备方法

1.4超疏水表面在冷凝条件下润湿性研究进展

1.5选题依据、研究内容及意义

第二章 微纳多元结构超疏水低密度聚乙烯涂层的制备及其在冷凝条件下的润湿性研究

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 表征方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 微纳多元结构的超疏水植物表面在冷凝条件下的润湿性研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 表征方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 类植物表面微纳多元结构的制备及其在冷凝条件下的润湿性研究

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 表征方法

4.4 结果与讨论

4.5本章小结

第五章 微纳多元结构超疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)/纳米

5.1引言

5.2 实验部分

5.3 表征方法

5.4 结果与讨论

5.4本章小结

第六章 微纳多元结构超疏水铁表面的制备及其润湿性研究

6.1引言

6.2 实验部分

6.3 表征方法

6.4 结果与讨论

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士研究生期间公开发表的论文及其他成果

致谢