超疏水表面上的微納結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)進(jìn)程

報(bào)告(bàogào)人：劉粒祥 學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 學(xué)號(hào)：12012328超疏水表面(biǎomiàn)上的微納結(jié)構(gòu)2014.10.09第一頁，共19頁。2微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)超疏水表面結(jié)構(gòu)(jiégòu)微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)的應(yīng)用超疏水結(jié)構(gòu)(jiégòu)概念超疏水結(jié)構(gòu)(jiégòu)制備超疏水結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)第二頁，共19頁。3微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)1.什么是納米結(jié)構(gòu)？納米結(jié)構(gòu)（nanostructure）通常是指尺寸在100nm以下的微小結(jié)構(gòu)。也就是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或組裝一種(yīzhǒnɡ)新的體系。0維：指在空間3維尺度均在納米尺度,如納米尺度顆粒,原子團(tuán)簇等;1維：指在空間有兩維處于納米尺度,如納米絲、納米棒、納米管等2維：指在3維空間中有1維在納米尺度,如超薄膜多層膜,超晶格等。第三頁，共19頁。4微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)2.什么(shénme)是微納結(jié)構(gòu)？第四頁，共19頁。5超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)1.什么是超疏水？ 接觸角θ<90?的固體表面(biǎomiàn)稱之為親水表面(biǎomiàn) 接觸角90?<θ<150?的固體表面(biǎomiàn)稱之為疏水表面(biǎomiàn) 接觸角θ>150?的固體表面(biǎomiàn)稱之為超疏水表面(biǎomiàn)

接觸角：就是液滴在固體表面(biǎomiàn)達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，氣液界面與固液界面所夾的角度 滾動(dòng)角：液滴在傾斜表面(biǎomiàn)上剛好發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，傾斜表面(biǎomiàn)與水平面所形成的臨界角度第五頁，共19頁。6超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)2超疏水表面結(jié)構(gòu)(jiégòu)與微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)的關(guān)系第六頁，共19頁。7超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)蟬翼表面由規(guī)則排列的納米柱狀結(jié)構(gòu)組成．納米柱的直徑大約(dàyuē)在80nm，納米柱的間距大約(dàyuē)在180nm．規(guī)則排列納米突起所構(gòu)建的粗糙度使其表面穩(wěn)定吸附了一層空氣膜，誘導(dǎo)了其超疏水的性質(zhì)，從而確保了自清潔功能。第七頁，共19頁。8超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)超疏水的荷葉和表面結(jié)構(gòu)(jiégòu)（a)球形的水滴滴在荷葉表面（b)荷葉表面大面積的微結(jié)構(gòu)(jiégòu)（c)荷葉表面單個(gè)乳突（d）荷葉表面的納米結(jié)構(gòu)(jiégòu)第八頁，共19頁。9超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，水滴在荷葉表面的接觸角和滾動(dòng)角分別為161.0°左右和2o左右。這使得荷葉具有了很好的自清潔能力。由于荷葉微納結(jié)構(gòu)的存在(cúnzài)，大量空氣儲(chǔ)存在(cúnzài)這些微小的凹凸之間，使得水珠只與荷葉表面乳突上面的蠟質(zhì)晶體毛茸相接觸，顯著減小了水珠與固體表面的接觸面積，擴(kuò)大了水珠與空氣的界面，因此液滴不會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展，而保持其球體狀，這就是荷葉表面具有超疏水性的原因所在。第九頁，共19頁。10超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)4MKOH0.5M丙酮(bǐnɡtónɡ)稀鹽酸乙醇去離子水第十頁，共19頁。11第十一頁，共19頁。20°C,25°C,30°Cand35°C溫度下銅箔表面的微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)（掃描電鏡下觀察而得）第十二頁，共19頁。超疏水表面(biǎomiàn)結(jié)構(gòu)（超疏水結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)）銅箔不同結(jié)構(gòu)(jiégòu)和潤濕性表面結(jié)露情況對(duì)比(a)未處理平銅箔(b)具有微米結(jié)構(gòu)(jiégòu)的銅箔(c)具有納米結(jié)構(gòu)(jiégòu)的銅箔(d)具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)(jiégòu)的銅箔.凝結(jié)速度不同(bùtónɡ)液滴分布不同(bùtónɡ)液滴開始凍結(jié)的時(shí)間不同(bùtónɡ)第十三頁，共19頁。微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)的應(yīng)用新型超疏水材料的應(yīng)用將十分廣泛：沙漠集水遠(yuǎn)洋輪船船底涂料，可以達(dá)到防污、防腐的效果室外天線上，建筑玻璃，汽車、飛機(jī)擋風(fēng)玻璃上，可以防積雪，自清潔冰箱、冷柜等制冷設(shè)備的內(nèi)膽表面上，凝聚水、結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象天然氣、石油管道內(nèi)壁表面超疏水分子膜用于微量注射器針尖，可以完全消除昂貴的藥品在針尖上的黏附(niánfù)及由此帶來的對(duì)針尖的污染防水和防污處理第十四頁，共19頁。微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)的應(yīng)用輪船(lúnchuán)船底涂料輪船底部的低表面(biǎomiàn)能防污涂料第十五頁，共19頁。微納結(jié)構(gòu)(jiégòu)的應(yīng)用具有(jùyǒu)抗露、防霜、自潔功能的新型節(jié)能空調(diào)換熱器第十六頁，共19頁。展望(zhǎnwàng) 微納超疏水表面結(jié)構(gòu)材料涉及表面科學(xué)、納米科技、材料科技等眾多領(lǐng)域，是一種工業(yè)上非常重要的技術(shù)，在醫(yī)藥、生物技術(shù)、化學(xué)機(jī)工程領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景(qiánjǐng)、是納米科技的應(yīng)用體現(xiàn)之一。待解決問題：機(jī)械穩(wěn)定性問題、老化問題、成本、制備工藝，工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，以及更深層次的理論研究。第十七頁，共19頁。參考文獻(xiàn)【1】張友法,余新泉,周荃卉,李康寧.超疏水銅表面的制備[A].中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì).第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（七）[C].中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì):,2010:1.【2】張友法,余新泉,周荃卉,李康寧.超疏水低粘著銅表面制備及其防覆冰性能(xìngnéng)[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2010,05:1457-1462.【3】梁彩華,汪峰,呂艷,范晨,吳春曉,張小松,張友法.翅片表面特性對(duì)結(jié)霜過程影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,04:745-750.【4】YongmeiXia,YoufaZhang*,XinquanYu,FengChen.DirectsolutionphasefabricationofZnOnanostructurearrays