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。     

SERS活性液芯光纤的制备及超灵敏检测应用

表面增强拉曼光谱 (SERS)和表面增强共振拉曼光谱 (SERRS)技术的发展使拉曼光谱在各方面的应用突飞猛进 .利用粗糙银电极、蒸镀银岛膜、金和银溶胶的自组装膜等方法制备 SERS活性基底 ,可使拉曼光谱对样品的检测浓度达到 1 0 - 7～ 1 0 - 12 mol/ L,目前可在 1 .0 n L 内检测数十个分子[1～ 3] .1 997年 Nie[4 ] 和 Kneipp等[5] 几乎同时报道拉曼检测达到了单分子水平 .表面修饰的光纤作为传感器 ,在实时、原位或现场检测等应用领域的研究十分活跃 [6～ 9] .液芯光纤作为光纤光谱研究的分支 ,以其在液体样品检测中的独特优势备受关注…     

界面上蜂窝状多孔薄膜的构建、性质和应用

综述了以Breath Figure(呼吸图案)法制备聚合物及纳米颗粒蜂窝状多孔结构的研究现状.当潮湿的气流吹到聚合物或纳米颗粒的有机溶液表面时,溶剂蒸发导致水微滴在液体表面冷凝重排成六角阵列结构.溶剂和水微滴蒸发完毕后,聚合物或纳米颗粒在基底上形成具有六角阵列的蜂窝状多孔结构.该技术是自组装领域的一大进展,在生物技术、组织工程、微图像技术、高端分离技术、光催化及医药等领域有望获得重要应用.本文系统阐述了规整蜂窝状孔结构材料的构建方法、构建材料、形成机理以及影响因素(包括湿度、浓度、气流方向和速度、溶剂、基底曲率等),评述了蜂窝状多孔薄膜的性质和应用,并对其在化学和材料科学领域的应用前景作了展望.     

基于ZnO纳米线的圆柱形微纳米跨尺度结构的制备与表征

基于水浴法在光纤纤芯上合成了ZnO纳米线, 得到了圆柱形微纳米跨尺度结构. 将纳米级的随机粗糙表面叠加到微米级的圆柱形基底上, 实现了对圆柱形跨尺度结构表面形貌的仿真分析. 采用扫描电子显微镜(SEM)并结合Matlab图像处理算子对跨尺度结构的表面形貌和ZnO纳米线的几何特征参数进行了表征. 与ZnO纳米线薄膜实际轮廓提取出的特征参数相同, 对均方根粗糙度为39.2 nm、偏斜度为0.1324及峭度为2.7146的圆柱形粗糙表面进行了仿真, 验证了仿真表面与实际轮廓的一致性. 建立了合成工艺参数对ZnO纳米线的长度、直径及长径比等几何特征参数的影响关系, 确定最佳工艺条件为: 种子层溶液Zn²⁺浓度为1.0 mmol/L, 生长液Zn²⁺浓度为0.03 mol/L, 生长时间为1.5 h, 水浴恒温90℃.     

静电纺丝制备超疏水TiO2纳米纤维网膜

采用静电纺丝技术构筑粗糙表面, 再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中进行同步修饰, 制备出接触角大于150°, 滚动角小于5°的TiO2超疏水表面. 该超疏水表面具有由TiO2纳米纤维和微米尺寸颗粒状硅油高温分解产物织构而成的纳米纤维网膜结构, 这种特殊的微纳米复合粗糙结构和疏水性硅油分解产物的修饰作用导致TiO2纳米纤维网膜的超疏水性. 这种超疏水的TiO2材料为超疏水材料在防水织物、无损失液体运输和微流体等领域的应用提供了新的研究视野.     

仿生定向液体输送的功能材料表面设计与应用

无外界能量输入及设备辅助的情况下,在基底表面上控制液体自发输送在微流控和流体低能耗运输中具有重要意义。然而,液体的自发输送会被接触角滞后效应及摩擦阻力所阻碍。自然界中的生物(如蝴蝶翅膀、仙人掌、猪笼草、蜘蛛丝和沙漠甲虫)特殊的表面形貌结构能够将收集到的水分自发输送。受此启发,通过表面调控等方法人工合成材料的仿生表界面也可以自发运输液体。近十余年,仿生表面的液体定向输送得到了广泛关注和深入研究,预期在定向集水、宏观液体输送、油水分离、微流控系统等领域具有广泛的应用前景。本综述系统地介绍了定向运输液体功能材料的原理、合成方法及其应用,深入解析了制约其应用的主要因素,并总结和展望了定向运输液体的功能材料在未来发展中所面对的机遇与挑战。     

Mo2C膜表面粗糙化规律的计算机模拟

引入晶粒边界修正,改进了Mo2C膜表面粗糙化物理模型,将DT2模型推广到包括有温度的情况,对Mo2C膜表面形态进行计算机模拟并统计模拟图的高度分布,确定表面粗糙度随沉积时间和基底温度的变化规律。结果表明：引入晶粒边界修正大大促进了理论与实验结果的一致,Mo2C膜表面粗糙化属快速粗造化,粗造度随基底温度升高而非线性地增大。     

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。     

云母表面上低分子量聚氧乙烯熔体的“假不浸润”行为

在固体基底表面上,液体可以表现出不同的浸润性.若完全浸润,液体会铺展成膜;若部分浸润或不浸润,液体则会聚集成团.和上述经典的浸润行为不同,“假不浸润”(pseudo-dewetting)是一种比较特殊的现象,引起了人们的广泛关注.1955年Hare和Zisman[1]发现,将许多极性、两亲性和不稳定     

尼龙表面的超疏水及高度疏油改性

在聚合物表面引入多级粗糙结构并降低表面能可以提高其表面的疏水疏油性. 采用三种不同方法在尼龙6(聚酰胺)表面引入活性基团, 即或将尼龙6材料表面的酰胺键还原成仲胺, 或硅羟基化, 或使用低温等离子体处理得到羟基, 并通过X-射线光电子能谱(XPS)进行验证. 实验结果表明, 表面含有仲胺基团的尼龙6可静电吸附硅球; 而表面含有硅羟基及羟基的尼龙6可原位生长纳米硅层, 再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)处理可达到硅球吸附的目的. 经比较了不同改性方法对在尼龙6表面构建粗糙结构的影响, 我们认为等离子体处理更利于方便快捷地制备稳定均匀的粗糙结构. 当被全氟十二烷基三氯硅烷(Rf-Si)氟化修饰后, 具有粗糙结构的尼龙6表面均具有超疏水性, 但其疏油性则与表面引入的硅球尺寸密切相关, 如在500～900 nm硅球构建的粗糙表面上, 十六烷烃(3 μL)的静态接触角为140°左右, 滚动角为20°; 而在20～200 nm硅球构建的粗糙表面上, 其静态接触角和滚动角则分别为125°和40°左右. 实验结果还显示, 这类具有一定双疏性的尼龙表面也有较好的抗细菌粘附性.     

Slippery liquid-infused porous surface via thermally induced phase separation for enhanced corrosion protection

Slippery liquid-infused porous surface (SLIPS) is a rising star in corrosion protection owing to its outstanding corrosive medium resistance and self-healing property. The large-area and facile fabrication of SLIPS remains a challenge lying on the way of its practical application. Herein, we develop a novel SLIPS based on a porous polyvinylidene fluoride (PVDF) substrate fabricated by thermally induced phase separation. A sphere-packing structure can be easily obtained by blade-coating followed by cooling. The SLIPS exhibits an extremely low sliding angle of 5.8° so that it can resist the fouling of even the Chinese ink, ascribing to its slippery dynamic surface with low surface energy. We also evaluated the anti-corrosion performance of the SLIPS and superhydrophobic PVDF coating by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning Kelvin probe technique (SKP), both of which exhibited enhanced corrosion resistance in 3.5 wt% NaCl solution due to the physical oil and air barriers against the corrosive medium penetration. Nevertheless, the SLIPS coatings performed outstanding self-healing properties because of the high fluidity of infused oil to recover the surface damages, and the self-healing process was recorded by the SKP.     

Biomimetic Self-Cleaning Anisotropic Solid Slippery Surface with Excellent Stability and Restoration

Anisotropic slippery surfaces are widely used in anti-fouling, smart control of liquid movement and directional liquid transportation. However, anisotropic slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) cannot meet the need of practical applications owing to loss and contamination of liquid lubricants. Inspired by solid epicuticular wax on the surface of land plant leaves, we herein report a type of biomimetic anisotropic solid slippery surface (ASSS) based on paraffin wax-incorporated paper with directional micro-grooves. This ASSS material shows anisotropic sliding behavior for liquid droplets with different surface tensions. It is demonstrated to be of excellent stability compared with SLIPS as the solid lubricant cannot be lost and stain the contacting surfaces. It also exhibits outstanding acid and alkali corrosion resistance and restoration capability upon physical damage. Both hydrophilic and hydrophobic contaminants on our ASSS can be self-cleaned by using only water droplets. Our ASSS extends the fabrication of new slippery materials and overcomes some drawbacks of SLIPS.     

掺杂态聚苯胺的性能及其防腐应用研究进展

聚苯胺具有良好的导电性和独特的掺杂-解掺杂特性,成为近年来备受关注的导电高分子材料,其特有的抗划伤、抗点蚀和钝化性能使其在金属防腐领域拥有巨大的应用前景。聚苯胺结构中苯环的存在,使得其分子链具有较大刚性,而分子间氢键又导致其难溶、难熔、可加工性能较差,严重制约了聚苯胺的应用。掺杂过程能有效改善聚苯胺的某些性能,或赋予其新的功能,扩展聚苯胺的应用。本文综述了聚苯胺的掺杂方式、掺杂机理、聚苯胺防腐材料的制备方法,以及其在金属防腐领域的应用,展望了聚苯胺的研究和应用前景。     

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.     

磁性微球及其在免疫学中应用的研究进展

磁性微球作为一种新型功能高分子材料,在生物医学领域有着广泛的应用前景。特别是在免疫学方面,常用于细胞分离、疾病诊断、食品检测等,并取得了显著的科研成果。本文介绍了磁性微球常见的制备和表面改性方法,并着重综述了其在免疫学中应用的研究进展。     

凝胶渗透色谱柱填料研究现状

凝胶渗透色谱法(GPC)是19世纪60年代开发的一种分离技术,作为一种液相分离色谱,其具有对流动相的要求不高、实验条件温和、重现性好、分析速度快、溶质回收率高等优点.这些优点使凝胶渗透色谱具有独特的分离效果,因此得到迅速发展并广泛用于石油化工、生物医药、食品卫生、环境监控等领域.该文对凝胶渗透色谱柱填料(如聚丙烯酰胺凝...     

超疏水性表面的制备及应用进展

近年来,受荷叶、水黾腿、壁虎脚等天然超疏水生物表面特性的启发,研究者们进行了大量仿生超疏水表面材料的制备及应用研究。超疏水性表面因其特殊的微纳分层结构,具有自清洁、防覆冰、防腐蚀、减阻等优异性能。本文阐述了表面润湿、疏水的基本机理,以及超疏水表面研究的理论基础,对超疏水表面制备的最新研究进展进行了综述,并揭示了研究中存在的问题。最后,介绍了超疏水表面在涂料、织物、防腐、抗菌及防雾等领域中的应用,展望了其未来的研究方向和前景。     

铝合金表面原位自组装超疏水膜层的制备及耐蚀性能

采用阳极氧化法在铝合金表面原位构造粗糙结构, 经表面自组装硅氧烷后得到超疏水自清洁表面, 与水滴的接触角最大可达157.5°±2.0°, 接触角滞后小于3°. 通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱分析仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测试对阳极氧化电流密度、硅氧烷溶液中水的含量和自组装时间等参数进行了分析, 并得到制备超疏水自清洁表面的最优工艺参数. FE-SEM及AFM的测试结果表明, 由自组装硅氧烷膜层的无序性形成的纳米结构和阳极氧化构造的微米级粗糙结构与硅氧烷膜层的低表面能的协同作用构成了稳定的超疏水表面. 电化学测试(动电位极化)的结果表明, 原位自组装超疏水膜层极大地提高了铝合金的耐蚀性.