基于微纳结构液体灌注的超滑表面的制备与应用

超滑表面利用其基底上的微纳结构通过毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中,孔隙中浸润的润滑油在基底形成一层动态油膜,油膜与不溶液体的液-液界面代替了固体与液体的固-液界面,从而大幅减少了滑动阻力。与传统具有类似低滚动角特性的超疏水和超疏油表面相比,孔隙中填充润滑油比空气具有更好的压力稳定性,而且润滑油的毛细流动性使得超滑表面具有良好的自修复能力。由于其明显的优势,近些年超滑表面已成为国际学术界研究热点,应用也拓展到防结冰、强化传热、减阻、抗生物黏附、微流控等领域。目前超滑表面研究仍存在重要挑战,例如如何避免润滑油的挥发带来的性能退化、如何针对各种材质和结构设计合适的加工工艺制备微纳结构等,这些问题限制了超滑表面的广泛应用。本文综述了超滑表面的制备工艺以及应用,分析了现存的问题,并且对超滑表面未来的发展趋势进行了展望。     

仿生水下超疏油表面

水下超疏油表面是指在油/水/固三相体系中,对油的接触角大于150°的固体表面.从鱼体表面和荷叶下表面2种具有水下超疏油性质的生物体系出发,讨论了影响水下超疏油性质的因素,并据此提出了仿生水下超疏油表面的设计方法.通过介绍目前典型的人造水下超疏油表面的制备手段和研究进展,概括了水下超疏油体系的发展现状.对浸润性和黏附性响应性可控的智能水下超疏油体系以及水下超疏油体系在液滴操控、抗生物黏附和油水分离等领域的应用进行了简要介绍.最后对仿生水下超疏油体系目前研究存在的问题及挑战进行了总结,在此基础上展望了该领域未来的发展方向.     

从自然到仿生到实际应用的超亲水表面

极端润湿表面一直是表面工程领域的重要研究主题。由于与水具有强烈的吸引力,超亲水表面具有自清洁、防雾等特点,在很多领域都表现出很强的应用潜力。与超疏水表面相比,超亲水表面的研究相对较少,在学术和应用上还存在一些问题。本文介绍了关于超亲水定义的学术争论,分析了超亲水现象的机理,还介绍了超亲水表面的制备方法和实际应用,并指出了超亲水表面存在的问题和研究新动向。本文为超亲水表面的研究提供了一个较为全面/系统的综述。     

一种多尺度仿生超疏水表面制备

A multi-dimension bionic super-hydrophobic surface was prepared by embedding nano-silicaon on the sandblasted aluminum surface. After surface modification by perfluoroalkyltriethoxysilame, the surface shows the similar capability and structure of lotus leaves. the super-hydrophobic surface shows static contact angle as high as 173° and tilt angle as low as 2.5° for 6.5 μL water droplet.     

冬瓜皮表面白霜的超疏水性研究

冬瓜是一种常见的蔬菜,大部分品种成熟时表面覆盖一层类似于"白霜"的粉末。本文使用扫描电镜、接触角测量仪、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射仪等设备对冬瓜皮表面白霜的浸润性、结构形貌及其组成进行了研究,证实了冬瓜皮表面白霜的超疏水特性,水滴在其表面的接触角高达154.8±3.5°,且滚动角小于5°。研究表明,冬瓜皮表面的白霜呈现微纳米多级拓扑结构,主要由长链脂肪酸、长链烷烃酯类组成,这种微纳米拓扑结构和化学组成的协同作用决定了冬瓜皮表面的超疏水性。本工作可为进一步了解、设计此类结构材料提供数据积累。     

具有微纳米结构超疏水表面润湿性的研究

本文综述了近年来具有微纳米结构超疏水表面的研究进展。介绍了具有微纳米结构超疏水表面的制备方法,表面结构对超疏水性能的影响,周期性结构表面超疏水的条件,超疏水表面接触角滞后以及功能化超疏水表面等方面的研究,探讨了这一领域存在的问题及可能的发展方向。     

超疏水性材料表面的制备、应用和相关理论研究的新进展

文章总结了Wenzel方程、Cassie方程及一种具有极高精确度的,可方便测出固体表面上液滴前进角和后退角的测试方法等超疏水表面的最新理论研究成果;回顾了溶胶凝胶法、化学修饰法、喷涂法、液相法、化学蚀刻法、水热法、微相分离法、原位聚合法、静电纺丝法、阳极氧化法等近几年出现的超疏水表面的制备方法;介绍了在微物质能量、生物医学、光学、燃料以及电池应用等领域超疏水表面的最新功能性的应用。最后,客观地展望了超疏水表面制备及理论研究的发展方向。     

注压成型仿生纳米结构聚丙烯表面的冷凝微水滴动态行为

选择2种锥形纳米孔结构参数不同的阳极氧化铝（AAO）作为模板,利用注射压缩成型（ICM）技术将AAO模板中的纳米孔结构复制到聚丙烯（PP）表面上,在复制的PP表面上形成了致密且规则排列的锥形纳米柱阵列结构.该结构是一种仿生蝉翼纳米结构.在纳米柱结构的润湿状态能量比和顶部直径与中心间距之比（分别约为0.46和0.26）均明显较小的PP复制物表面,冷凝微水滴呈明亮的球状;在没有外力作用下,冷凝微水滴可通过频繁地合并、跳跃从该表面上移除,表面不断更新,即该表面具有明显的冷凝微水滴自移除（CMDSR）功能,使表面上覆盖的冷凝微水滴维持明显较低的量,而且冷凝微水滴维持较小的直径（不超过40 μm）.该CMDSR功能是在未经低表面能修饰的情况下获得的.研究结果表明,利用ICM技术可快速、批量制备具有CMDSR功能的超疏水高分子材料.     

仿生智能浸润性表面研究的新进展

简要介绍了固体表面浸润性的概念及近年来的相关理论研究成果, 并概述了自然界中具有特殊浸润性表面的生物体典型实例以及仿生制备的特殊浸润性表面和智能响应表面, 展望了具有特殊浸润性表面的研究方向.     

仿生超疏水性表面的最新应用研究

近年来,除了荷叶表面,更多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。通过研究这些表面微观结构,人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面,从而更好地满足工业中实际应用的需要。该综述简单地介绍了表面润湿的基本模型和最新的几种特殊表面结构,重点介绍近几年仿生超疏水表面应用的最新研究进展,主要包括超疏水表面在超疏油、表面润湿转换、外界刺激下的润湿行为调控、微流体、抗结冰等方面的应用。最后,对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。     

灌注液体型光滑多孔表面制备及应用

仿猪笼草效应的灌注润滑液的光滑多孔表面(SLIPS)是将润滑液如全氟聚醚、硅油、离子液体等灌注到微/纳粗糙结构基材中制备的。SLIPS材料表面可达到分子尺度的光滑,能显著减小液滴滑动角和滞后角,具有全方位疏液、自修复、透明度高、温度和压力稳定性好等诸多优点,能够高效抑制各种基材包括油脂、血液、冰以及生物膜的黏附,在自清洁涂料、海洋防污、生物医用领域具有广阔的应用前景。近年来SLIPS材料因其具有的特殊表面润湿性能而备受研究者的关注,本文详细介绍了SLIPS材料的构建机理和制备方法,包括浸润法和溶胀法等。综述了SLIPS材料在防污、促进滴状冷凝、防霜防覆冰、油水分离等方面的最新进展,并对SLIPS目前存在的问题与发展方向进行了分析和展望。     

SLIPS功能表面的制备及应用

仿猪笼草唇叶结构的滑移功能表面(SLIPS)是通过将全氟液体、硅油或离子液体等润滑油注入到提前构建好的含有多孔或分级粗糙结构基底制备得到.由于毛细作用力和范德华力,动态油膜能够稳定锁定在粗糙基底中.所得到SLIPS的化学均相表面和特殊的液-固结合界使其展现出优异的液体排斥性、自修复性和高压稳定性等,并在近十年内成为表界...     

中空磁性金属微纳米材料的特性及应用研究进展

中空磁性金属微纳米材料因其具有超大比表面积,生物相容性及优异的电、光、化学和磁特性,在国防民生、催化、能源环境、生物医学等领域广泛应用。结合国内外研究现状,就中空磁性金属微纳米材料的吸波性能、催化特性、电化学特性、生物相容性和磁特性及其应用等方面的研究进展、尚存问题和未来发展趋势展开述评。     

中空磁性金属微纳米材料种类及合成方法的研究进展

中空磁性金属微纳米材料在国防民生、新型能源、环境修复、生物医学等诸多领域应用广泛,高效合成性能优异的该材料一直是材料化学的研究热点。综述了中空磁性金属微纳米材料的种类及合成方法的研究进展,为进一步研发和优化该材料提供参考。     

油-水界面反应制备不同微/纳结构的系列金属硫化物

利用二硫化碳与水不混溶的特点,设计了油相为溶有单质硫的二硫化碳溶液、水相为金属盐水溶液的两相体系,在100 ℃溶剂热条件下发生反应,制备出具有不同微/纳结构的系列金属硫化物,如CdS、PbS和CuS枝晶、ZnS微米球和Ag₂S花生状纳米球结构等,证实了该合成方法具有通用性。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对产物进行成分与结构的表征,提出了油-水界面反应制备微/纳结构金属硫化物的可能机理,并用荧光分光光度计(PL)对产物的光学性质进行了研究。     

Synthesis of Latex Particles with Surface Functional Groups and Their Applications for the Fabrication of Porous Materials

In this study, monodisperse latex particles with specific surface functional groups were synthesized by emulsifier-free emulsion polymerization. Amidine or carboxylated polystyrene nanospheres with narrow size distribution were prepared by emulsion polymerization using AIBA (α,α′-zodiisobutyramidine dihydrochloride) as amine-containing initiator or acrylic acid as carboxyl-containing comonomer, respectively. Factors affecting the particle size and distribution were systemically studied by changing the amount of initiator or monomer, the polymerization temperature, and the stirring speed of emulsion polymerization reactor. Monodisperse polymethylmethacrylate beads were also synthesized by soapless emulsion polymerization using methacrylic acid or aminoethylmethacrylate hydrogen hydrochloride as comonomer for the surface functionalization of the particles. As applications of the latex beads, the polymeric particles were adopted as templating materials for the fabrication of macroporous titania film and meso-macroporous silica particles by colloidal templating method.     

花状CeO2/TiO2异质结的构筑及光催化性能

采用溶剂热法制备了三维花状CeO₂/TiO₂异质结光催化剂,然后以甲基橙(MO)为模拟有机污染物,在氙灯照射下考察了其光催化活性。结果表明,花状结构由纳米片和纳米颗粒复合而成,纳米片上均匀地附着CeO₂颗粒。Ce/Ti的物质的量之比(n_Ce/n_Ti)和溶剂热时间影响异质结的光催化性能,当n_Ce/n_Ti=0.1、溶剂热时间为6 h时,CeO₂/TiO₂的光催化活性达到最佳,氙灯照射50 min的降解率达95%,光催化活性优于纯TiO₂,这主要是CeO₂和TiO₂形成了异质结,有利于光生电子和空穴的分离。     

海刺猬状微纳结构钴镍化合物的合成与表征(英文)

采用均相沉淀法,以Co(NO_3)_2·6H_2O和Ni(NO_3)_2·6H_2O为原料,尿素作为沉淀剂,成功制备出了新型海刺猬状微/纳复合结构。通过调节反应温度,反应物浓度和物质的量的比,所获得的前驱体呈放射状纳米线构成的海刺猬结构。随后分别在氧气氛和氢气氛下对制备出的前驱体进行热处理,利用FE-SEM、TEM、XRD以及VSM等测试手段对制备出的微/纳复合结构前驱体及热处理产物进行了形貌表征、物相分析以及磁学性能表征。在氧气氛条件下处理得到的产物具有良好的亚铁磁性,并且很好地保持了前驱体的结构与形貌。结合热处理产物的分析,对该海刺猬微纳结构前驱体提出了一种可能的形成过程和机理。另外,在氢气还原条件下处理得到的产物为多孔微纳米球状结构,呈现出更为优异的亚铁磁性。     

微纳结构柔性压力传感器的制备及应用

柔性压力传感器是一种能够感知或监测外界压力变化的柔性电子器件,具备灵敏度高、形变灵活、制备工艺简单等特点,在可穿戴式电子产品、健康医疗、软体机器人、人机交互等新兴领域具有广泛而重要的应用。灵敏度、检测极限、响应时间与循环工作稳定性是柔性压力传感的核心性能指标,微纳结构的引入对提高柔性压力传感器综合性能具有重要作用。本文根据微纳结构的主要类型介绍了基于微纳结构的柔性压力传感器的最新研究进展,包括各种不同形貌微纳结构对柔性压力传感器性能的影响及其在柔性压力传感器中的应用,并对柔性压力传感器未来的发展提出展望。