表面修饰引发的ZnO纳米棒阵列膜的超疏水性

润湿性是固体表面的重要性质之一 ,它受控于固体表面自由能和表面粗糙度的大小 ,一般可用液体在固体表面接触角的大小来衡量 .由于水与超疏水表面 (水与固体表面的接触角大于 1 5 0°的表面 )的接触面积很小 ,通过水所发生的化学发应和化学键的形成受到限制 ,使这种表面具有防水、防污染和防氧化等多种功能 ,因而备受人们的关注 [1～ 6 ] .作为宽禁带半导体材料 ,Zn O以其独特的光电和催化等性质在短波激光器、气体传感器、高效催化剂、太阳能电池等方面具有广阔的应用前景 .表面润湿性的研究对于将 Zn O用于各种器件非常重要 .Pesika等 […     

Zn片经水热反应和氟硅烷修饰构建超疏水ZnO表面

以乙二胺为溶剂, Zn片在120、140 及160 ℃经水热反应生长出具有蛋糕形、荷叶乳突状、棒状和仙人球状等微结构的ZnO表面. 扫描电镜研究表明, 反应时间越长越有利于形成完整的微纳米结构, 反应温度较高生成的微纳米结构更规整. 140 ℃反应4 h和160 ℃反应5 h的ZnO表面经过氟硅烷修饰后表现出良好的超疏水性, 与水滴的接触角分别达到154.6°和157.3°, 滚动角分别为5°和3°. 该方法因其操作简便、成本低廉, 在锌表面制备特殊微结构和构建超疏水表面具有潜在的应用.     

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。     

仿生超疏水性表面的生物应用

自然给科学家和工程师带来仿生的灵感和启发. 近年来, 受自然界中荷叶的启发, 在充分考虑表面形貌和化学组成协同效应的基础上, 人们已经制备出许多仿生超疏水性表面, 这些表面在抗结冰、微流体、生物相容性等领域具有很多潜在的应用价值. 仿生超疏水性表面在生物领域的应用逐渐崭露头角, 研究发现, 超疏水性表面所俘获的空气能够减缓药物释放的速率, 因此利用此类表面作为药物的载体有望实现长期供药. 超疏水特性能在一定程度改善和提高生物体与材料表面之间的相互作用, 例如, 血小板几乎不在超疏水表面上进行粘附和活化避免了造成血栓和血凝, 因此仿生超疏水性表面可用于制备人造血管和与血液相接触的仪器. 细胞和生物分子在不同特殊润湿性表面具有不同的行为和现象, 如粘附、繁殖、吸附等差异, 这有助于进一步探索研究细胞和生物分子的信息功能, 是当前仿生超疏水性表面应用的重要研究方向之一. 本综述简单介绍了经典的润湿模型, 重点总结了仿生超疏水表面在生物领域的应用, 其主要包括控制药物释放、提高血液相容性、蛋白质吸附研究、细胞行为研究、生物分子和细胞微图案化等. 最后, 对仿生超疏水性表面在生物领域研究应用进行了展望.     

超疏水二氧化钛薄膜的制备及其经紫外光照射引发的超亲水性研究

通过水热反应,在玻璃基底上沉积生成TiO₂薄膜,TiO₂薄膜呈花朵状,具有微纳米级的复合结构,在其表面有大量的乳状突起,经辛基三甲氧基硅烷表面修饰后表现出良好的超疏水性,静态接触角为164°,滚动角为4°。经紫外光照射4~6 h后,其表面变为超亲水性,接触角接近0°。用红外光谱,X射线光电子能谱(XPS)对其表面物质及元素进行表征,最后用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析。     

仿生超疏水性表面的研究进展

仿生超疏水性表面的研究是化学模拟生物体系研究中的一个新领域。荷叶等植物叶面的超疏水现象为我们在不同基底上制备仿生超疏水性表面提供了实践基础。本文给出荷叶等三种植物叶面的超疏水性和微观结构,阐述了仿生超疏水性表面的研究进展。     

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。     

超疏水膜表面构造及构造控制研究进展

本文就表面构造对膜表面亲、疏水性的最新研究成果进行了概括,表面化学成分及化学结构聚集态是获得超疏水膜的基础,表面的形貌和微构造是维持超疏水性质的保障。利用含氟材料极低的表面能,将表面化学结构的聚集态,表面形貌微观构造及排列方式进行有机结合,将会获得理想的超疏水材料。     

超疏水性生物表面的研究进展

介绍了几种天然超疏水生物表面的研究进展,包括蛾翅膀、蝉翼、蝴蝶翅膀、白蚁翅膀、甲虫,蚊子的腿、翅及其复眼,水黾的腿部和荷叶的表面。 对现有的仿生超疏水材料的制备方法及常用作表面修饰的低表面能材料做了简单的归纳与总结。 对超疏水材料研究面临的挑战及以后的发展趋势做了展望。     

金纳米棒在超疏水表面的组装行为研究

采用了"烟囱效应"以及超疏水表面作为基底这两项外力作用来将金纳米棒进行组装。借用"烟囱"技术的侧面向心力所产生的向心空气气流,以及超疏水表面上液滴收缩产生的应力对纳米粒子的向心挤作用,得到了金纳米棒垂直于基片致密排列的特殊的组装花样以及金纳米棒水平短程有序的致密排列的组装花样。这种简便的组装方法不仅对纳米器件的应用有着重要的影响,而且可以广泛地适用于其他的纳米粒子的二维有序组装以得到不同的功能性的纳米组装体。     

Preparation of Superhydrophobic ZnO Films on Zinc Substrate by Chemical Solution Method

Superhydrophobic surface was prepared on the zinc substrate by chemical solution method via immersing clean pure zinc substrate into a water solution of zinc nitrate hexahydrate[Zn(NO₃)₂·6H₂O] and hexamethylenetetraamine( C₆H₁₂N₄) at 95 ℃ in water bath for 1.5 h, then modified with 18 alkanethiol. The best resulting surface shows superhydrophobic properties with a water contact angle of about 158° and a low water roll-off angle of around 3°. The prepared samples were characterized by powder X-ray diffraction(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDX), transmission electron microscopy(TEM), and scanning electron microscopy(SEM). SEM images of the films show that the resulting surface exhibits flower-shaped micro- and nano-structure. The surfaces of the prepared films were composed of ZnO nanorods which were wurtzite structure. The special flower-like micro- and nano-structure along with the low surface energy leads to the surface superhydrophobicity.     

金属有机化学气相沉积法制备ZnO和ZnO∶Ni薄膜及其特性分析

采用金属有机化学气相沉积法制备了ZnO和ZnO∶Ni薄膜,并对它们的结构、光学和电学特性进行了对比研究.通过扫描电子显微镜( SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的表面形貌和晶体结构进行了分析,结果表明,Ni元素的掺杂虽然降低了薄膜的晶体质量,但并未改变ZnO的纤锌矿结构.通过紫外-可见分光光度计对薄膜的光学特性进行了...     

铝表面ZnO/Zn-Al LDH微米-纳米结构及其超级疏水性能

A multi-dimension bionic-like super-hydrophobic material， ZnO/Zn-Al LDH， was fabricated by modifying the Al surface in alkaline conditions at room temperature. After coated by ZnO/Zn-Al LDH， the aluminum surface shows both micro- and nano-bionic-like structures of lotus leaves.     

纳米氧化锌的合成及表面改性

以硫酸锌、尿素为原料,采用均相沉淀法合成了纳米氧化锌.研究了硬脂酸对所制的纳米氧化锌粉体表面改性的机理及其对粉体亲油性的影响.实验结果表明,硬脂酸中的羧基与纳米氧化锌粉体颗粒表面的羟基发生了酯化反应,并在表面形成单分子膜.经过表面改性的纳米氧化锌由亲水性转化为亲油性.同时,就纳米氧化锌粉体硬脂酸表面改性反应,探讨了反应摩尔分数、反应温度和反应时间对产物的影响,从而筛选出粉体亲油性最大的反应条件为:硬脂酸质量分数为7%;反应温度为50℃;反应时间为1h.     

Photoconductive UV Detectors Based on ZnO Films Prepared by Sol-Gel Method

Highly c-axis oriented ZnO thin films were deposited on single crystal Si (111) substrates by sol-gel method. The photoconductive UV detectors based on ZnO thin films, being a metal-semiconductor-metal (MSM) structure with interdigital (IDT) configuration, were fabricated by using Au as contact metal. The characteristics of dark and photocurrent of the UV detector, the UV photoresponse of the detector were investigated. The linear current-voltage (I-V) characteristics under both forward and reverse bias exhibit ohmic metal-semiconductor contacts. Under illumination using monochromatic light with a wavelength of 365 nm, photo-generated current arrived at 44.89 μ A at a bias of 6 V. The detector exhibits an evident wide-range spectral responsivity and shows a trend similar to that in photoluminescence (PL) spectrum. PL spectrum of detector exhibits two peaks, one is the near band edge emission, and another is the deep-level emission in the visible region.     

Influence of Oxygen Plasma Modification on Surface Free Energy of PMMA Films and Cell Attachment

For any biomaterial placed into a biological medium, the surface properties of the material, such as porosity, crystallinity, presence and distribution of electrical charge and functional groups are very critical parameters that determine the acceptance or rejection of the material. Applications, especially tissue engineering require some surface modifications at the molecular level without disturbing the bulk properties of the implants in order to enhance the cell attachment on the material. An appropriate technique is the application of glow discharge plasma which employs no solvents, takes place at ambient temperatures, and alterations take place only at the surface by changing the surface chemistry along with surface free energy (SFE) and efficiency for cell-material interaction. In this study, poly(methyl methacrylate) (PMMA) film surfaces were modified with oxygen plasma. SFE and its dispersive and polar (acidic-basic) components of the modified surfaces were calculated by means of several theoretical approaches including geometric mean, harmonic mean and acid-base equations. The relation between SFE and its dispersive and polar components and cell attachment on surfaces were studied. The highest 3T3 cell attachment was obtained for the surface with the total SFE of 61.77 mJ/m² and polar component of 50.91 mJ/m² according to Geometric mean. The total SFE of this surface was calculated to be 61.06 mJ/m² and the polar component as 40.96 mJ/m² using the Harmonic mean method.     

ZnO/Ag复合膜的制备及其润湿性转换研究

利用溶胶-凝胶技术制备了ZnO/Ag复合膜. 采用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜对其物相组成、 晶型结构以及表面形貌进行了表征, 采用接触角测试仪对其润湿性进行了表征, 并研究了紫外光照射下Ag的掺杂量对ZnO薄膜润湿性的影响. 结果表明, 当Ag掺杂量(摩尔分数)为5%时, 所得膜的润湿性转换速率最快, 紫外光照3 h后, 其润湿性由超疏水性转换为亲水性, 黑暗中放置5 d后, 亲水性再次转换为超疏水, 实现了润湿性的可逆转换.     

H吸附诱发ZnO(10-10)表面的金属化

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波赝势和周期性边界条件的超晶胞模型, 用第一原理方法计算并分析了H在ZnO(10-10)面上的吸附能、态密度和能带结构. 结果表明: 1) H单原子吸附时, H在ZnO(10-10)面上的吸附(用ZnO(10-10)-H表示)只形成OH原子团, 没有ZnH出现; 面上剩余的Zn悬挂键导致此面显示出很强的金属性. DOS和能带分析显示导带(CB)底的Zn 4s态得到电子, 向下移动导致价带导带在禁带中出现交叠, 呈现明显金属化. 2) 双H在ZnO(10-10)面上的吸附用ZnO(10-10)-2H表示, 在ZnO(10-10)-2H吸附面上, 2H分别吸附在O、Zn上, 饱和了面上的两个悬挂键, DOS和能带分析显示ZnO(10-10)-2H吸附面与清洁ZnO(10-10)面大致相同, 均为绝缘面.     

苝染料杂化氧化锌薄膜的电沉积制备与表征

用含氯化锌(ZnCl2)和染料的二甲基亚砜溶液做电解液,可在ITO(氧化铟锡)导电玻璃上电化学沉积有机 无机杂化薄膜.薄膜的粒径尺寸约为300nm,杂化染料后的氧化锌(ZnO)薄膜的紫外可见吸收光谱相比纯ZnO薄膜明显宽泛而且偏向可见光部分.实验证明了染料敏化法提高ZnO薄膜光吸收能力的可行性.