人造玫瑰花花瓣的微结构分布与水滴黏附性质的关系

本文采用模板印刷法制备得到了“人造玫瑰花花瓣”,即具有玫瑰花花瓣结构的PDMS薄膜,通过对该薄膜逐级拉伸改变微观结构的分布;采用环境扫描电镜（ESEM）观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化,采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的粘附力,分析了微观结构分布与水滴粘附性质的关系;采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性.实验结果表明随着PDMS薄膜被逐次拉伸,单位面积内玫瑰花花瓣乳突的数目减少,纳米褶皱面积不断增加,而纳米级褶皱结构尺寸随着拉伸基本上不发生变化,直到样品破坏;与微观结构变化相对应的,该表面对水滴的粘附力先增大后减小,直到该表面彻底破坏.由此可见,微米结构及纳米结构的分布是影响玫瑰花花瓣对水滴粘附的主要因素.     

阵列凹坑结构分布与水滴黏附性质的关系

以新鲜玫瑰花花瓣正面为模板, 采用模板印刷法制备具有微米级阵列凹坑和纳米级沟壑结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜, 通过对该薄膜逐级拉伸改变其微观结构的分布; 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化, 采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的黏附力, 分析了其微观结构分布与水滴黏附性质的关系; 采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性. 结果表明, 随着PDMS薄膜被逐次拉伸, 单位面积内的凹坑结构数目减少, 且凹坑逐渐分离, 凹坑的深度逐渐降低, 水滴更容易浸入到凹坑结构中, 因此水滴与薄膜的黏附力急剧增大; 随着薄膜进一步拉伸, 纳米级沟壑结构会随着凹坑的拉伸而不断伸展, 纳米级沟壑结构的面积增加, 纳米沟壑结构诱捕的空气量逐渐上升, 导致水滴与薄膜表面的接触面积降低, 使得水滴与薄膜的黏附力下降; 继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构进一步伸展, 水滴逐渐浸入纳米级沟壑结构中, 水滴与薄膜的黏附力缓慢增大, 当水滴完全进入到纳米级沟壑中时, 水滴与薄膜的黏附力达到极大值, 此时继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构随着拉伸程度的增加继续伸展, 水滴与薄膜的接触面积稍有减少, 黏附力将有所下降, 直至薄膜被完全破坏. 由此可见, 微米级凹坑结构和纳米级褶皱结构的分布是影响PDMS薄膜对水滴黏附性质的主要因素.     

蝴蝶翅膀表面水滴各向异性黏附性质

采用扫描电子显微镜(SEM)观察了双带闪蝶(Morpho Achilles)翅膀表面的微观形貌, 通过样品的表观接触角表征了其浸润性, 采用高敏感性微电力学天平比较了水滴在蝴蝶翅膀表面不同方向运动时受到的黏附力. 实验结果表明, 水滴沿着干燥的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力要明显小于其它方向运动时受到的力, 且受力较稳定; 当蝴蝶翅膀被水滴浸润后, 水滴沿着湿润的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力接近甚至大于逆着鳞片堆叠方向运动时受到的力.     

玫瑰花状氢氧化钴的结构和浸润性

在没有任何表面活性剂条件下,通过简单的方法首次合成了玫瑰花状β-Co(OH)₂微晶。玫瑰花状β-Co(OH)₂微晶宽3~5μm,厚2~3μm,是由平均厚度为15nm的纳米片所组成。玫瑰花状β-Co(OH)₂组成的薄膜的接触角为158.5°±1.2°,表面处于任意的角度,水滴都不会滴落。     

玫瑰花状氢氧化钴的结构和浸润性研究

在没有任何表面活性剂条件下,通过简单的方法首次合成了玫瑰花状β-Co(OH)₂微晶。玫瑰花状β-Co(OH)₂微晶宽3~5 μm,厚2~3 μm,是由平均厚度为15 nm的纳米片所组成。玫瑰花状β-Co(OH)₂组成的薄膜的接触角为158.5°±1.2°,表面处于任意的角度,水滴都不会滴落。     

仿花瓣表面多功能高分子纳米薄膜的制备

以红玫瑰花瓣为模板, 用纳米压印图案转移法进行仿生合成, 获得具有多功能性的高分子薄膜. 通过将薄膜进行染色, 制得了具有特殊花瓣颜色的人工薄膜, 并探讨了化学色与结构色之间的关系.     

微米/纳米结构对氟硅烷修饰氧化铝表面疏水性能的影响

以多孔氧化铝膜为基板,用NaOH溶液进行化学腐蚀,控制适当的条件,得到氧化铝微米/纳米表面结构.用氟硅烷分别修饰光滑氧化铝膜、多孔氧化铝膜及其微米/纳米结构表面,进行接触角测试、XPS成分分析和SEM结构表征.结果表明,氟硅烷修饰的微米/纳米结构表面对水的接触角(149°±2°)比光滑表面(101°±1°)和纳米孔洞结构表面(141°±2°)都高.     

荷叶表面纳米结构与浸润性的关系

通过烘烤、化学萃取及物理剥除等方法改变荷叶表面的纳米结构和化学组成, 在环境扫描电镜(ESEM)和全反射红外光谱(ATR)对样品的微观形貌和化学组成进行表征的基础上, 为消除其它外界因素影响样品的真实微观形貌, 进一步采用原子力显微镜(AFM)进行了表征. 通过测量不同处理方法所得样品的表观接触角表征了样品的浸润性质. 结果表明, 荷叶表面的蜡质是产生表面疏水性的根本原因, 其微米级结构放大了其疏水性, 而纳米结构是导致其表面高接触角、低滚动角, 即“荷叶效应”的关键原因.     

纳米结构表面浸润性质的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了氩纳米液滴在铂金属及其模型固体表面的浸润现象,获得了液滴在平滑表面和三角纳米结构阵列表面的接触角和展布特性.研究表明,液滴与壁面的势能作用较强时,液滴与纳米结构表面为均匀浸润,但是由于迟滞效应,接触角受表面纳米结构的影响不明显;势能作用较弱时,纳米结构间隙中存在类似蒸汽的低密度相,液滴与纳米结构表面为非均匀浸润,接触角受纳米结构的影响而增大;表面纳米结构可以使表面具有超疏水性.     

金属表面分子纳米结构的构筑及性质研究

结合近期研究工作, 简要介绍了在溶液环境下, 利用有机分子在金属表面构筑纳米结构, 利用光化学反应方法调控所得的纳米结构, 利用电化学扫描隧道显微镜对这些结构进行观察, 及利用毛细管隧道结方法测量纳米结构电学性质的相关结果. 并展望了表面纳米结构的构筑、控制和性质研究领域的发展趋势.     

高分子表面微纳米结构的构筑及应用

近年来,纳米科技在高分子材料上的应用给高分子科学和材料的发展注入了新的活力.高分子材料表面微纳米结构与材料的性能密切相关,其微纳米结构结合高分子材料本身丰富多彩的特性,在材料科学、微电子学以及细胞生物学等方面都有重要的科学意义和应用价值.目前关于高分子材料表面微纳米结构的构筑已有大量报道,涉及的实验方法和材料非常广泛,大体上可以分为模板法和非模版法.在运用中往往需要综合利用高分子的各种特性和多种实验方法.本文以构筑方法分类,综述了近十几年来在高分子表面构筑微纳米结构的研究进展,对其应用前景做了简要介绍.     

静电喷涂法制备具有低吸附力的超疏水性聚苯乙烯膜

采用聚苯乙烯的N,N-二甲基甲酰胺溶液为原料, 通过静电喷涂的方法制备了具有微-纳米复合结构的聚苯乙烯膜. 通过调节溶液浓度, 得到了不同的结构、浸润性及吸附性的表面. 当聚苯乙烯的质量分数为5%、分子量为25000时, 得到的表面与水的接触角达到167°, 吸附力达到15 μN, 表明该膜表面具有超疏水性的同时对水滴具有很低的吸附力. 此外, 分子量的大小也对静电喷涂膜表面形貌的变化起重要的作用.     

高黏附性超疏水表面的研究进展

黏附性是超疏水表面的一个重要特性,随着对超疏水表面研究的深入,具有响应特性的智能超疏水表面引起了人们的极大兴趣,而能够作为“机械手”抓取液滴的具有高黏附性的超疏水表面自然成为关注对象。 本文讨论了表面形貌和表面化学组成对超疏水表面黏附性的影响,综述了近年来高黏附性超疏水表面制备方面的研究进展,并对高黏附性超疏水表面未来的研究方向做出了展望。     

超疏水性聚二甲基硅氧烷膜的制备及其表面吸附性研究

采用简单的激光刻蚀方法制备了具有类“菜花”状多级结构的粗糙聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜, 并用CCD与高敏感性微电力学天平观察和测量PDMS表面对水的吸附情况. 结果表明, 该膜表面具有超疏水性, 同时对水滴具有超低的吸附力. 还对其表面特殊多级结构产生的机理进行了分析, 并探讨了在化学组成和表面结构对超疏水性以及吸附性产生的影响.     

成核剂对共聚酯热熔胶结晶动力学的影响

热熔胶因具有粘接迅速、强度高、无毒害、无污染等优良性能而被誉为“绿色胶粘剂”.近十多年来 ,热熔胶在纺织品工业 (如服装工业、粘合衬工业 )领域中已得到了广泛的应用 ,而高质量粘合衬的制造 ,关键在于要有高性能的热熔胶[1] .共聚酰胺和共聚酯热熔胶是两大类性能优良的粘合衬用热熔胶 ,由于共聚酯类热熔胶在手感、价格以及耐水洗、砂洗和蒸汽压烫等方面优于共聚酰胺热熔胶 ,而有着更为广阔的发展前景 .但结晶速率缓慢一直是共聚酯尚未解决的一个技术难题 .本文主要研究了成核剂对共聚酯热熔胶结晶速率的促进作用 ,并取得了较为理想的结…