超疏水表面黏附性的研究进展

结合作者课题组的相关工作,简要地论述了超疏水表面固液黏附性的主要影响因素和评价标准,介绍了天然和人工仿生具有特殊黏附性超疏水表面的研究进展,包括超疏水高黏附表面、超疏水低黏附表面、可控黏附性超疏水表面、各向异性黏滞力超疏水表面、黏滞力响应性智能超疏水表面以及超亲/超疏水图案表面制备及运用.特别介绍了作者研究小组在仿生可控黏滞力超疏表面制备以及超亲/超疏水图案表面运用的研究.最后对具有特殊黏附性超疏表面的研究进行总结和展望.     

超疏水表面研究进展

综述了超疏水表面研究进展,简述了超疏水表面研究的理论基础,归纳总结了超疏水表面的制备方法及存在的问题,并介绍了功能超疏水材料研究的最新进展.指出超疏水表面因其独特的自清洁性能而成为功能材料及表面界面科学领域的研究热点之一,并就其今后的发展进行了展望.     

超疏水高分子材料表面的微结构设计及其可调的黏附性

采用微注射压缩技术,以单步模板法制备表面具有微结构的大尺寸聚丙烯样品.以2种目数不同的筛网为模板,制备的样品表面呈现由微棱和高纵横比的微锥体构成的双级复合微结构;构建由上述2种筛网与2种孔径不同的冲孔板叠加而成的4种模板,制备的样品表面呈现由均匀分布的微柱和其顶面的上述双级复合微结构构成的三级复合微结构.这6种表面的静态接触角均高于150°(即呈现超疏水特性),滚动角在5.5°至大于90°之间变化(即黏附性可在大范围内调节).对在直径较小的微柱上成型数量较少的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局非复合润湿状态,从而呈现高粘附特性(花瓣效应);对在直径较小的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成局部非复合润湿状态,呈现较高粘附特性;对呈现双级复合微结构或在直径较大的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局复合润湿状态,呈现较低粘附特性,其中微锥体及其间隙较小的表面呈现荷叶效应.     

仿生超疏水表面的抗冷凝失效研究进展

在存在一定过冷度或蒸汽过饱和度的条件下,水蒸汽可在固体表面凝结成核.随着过冷度增大,液滴成核半径将随之减小,冷凝液滴的生长融合将无法避免地发生在超疏水表面不可或缺的微/纳米结构内.若液滴不能及时排出,则会滞留在表面结构内并挤出空气,形成局部浸润,导致材料表面的超疏水性能下降或失效,甚至引起泛洪.本文首先总结了表面因冷凝...     

超疏水表面的制备方法

超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性,是目前功能材料研究的热点之一.其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点.介绍和评述超疏水表面的制备方法,对该领域的发展方向进行了展望.     

可粘贴超疏水薄膜的制备

通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)与碳纤维织物复合, 采用模板法在PDMS聚合物表面构筑微阵列结构, 制备了一种具有可重复粘贴性的超疏水薄膜. 研究结果表明, 该薄膜微结构表面的接触角为154°, 滚动角为14°, 具有低黏附的超疏水特性. 而PDMS与碳纤维织物的紧密结合, 赋予了超疏水薄膜较高的黏接力和力学性能, 断裂强度达到116.96 MPa. 所制备的超疏水薄膜可粘贴于多种材料表面, 同时经过30 d的长时间粘贴以及50次的循环粘贴后, 该薄膜依然保持着较高的黏附性能及超疏水特征, 表明超疏水薄膜具有良好的力学稳定性及耐久性, 满足长时间可重复使用的要求, 可应用于对破损超疏水涂层的快速、 大面积粘贴修复.     

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。     

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。     

超疏水涂膜的研究进展

超疏水涂膜以其独特的性能,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。但目前的制备技术制约了其在建筑外墙涂料等大型设施方面的应用。探索如何采用简单有效的方法构造和调控涂膜的双微观结构,从而获得性能持久优异的超疏水性涂膜,并有效应用于生产和生活的各个方面是这一领域研究的最终目标。本文就超疏水材料表面理论的发展和近几年来超疏水膜制备技术取得的新成果进行了概括,并指出制备超疏水涂膜存在的问题和发展方向。利用表面能极低的含氟材料,将溶胶－凝胶、相分离技术和自组装梯度功能等技术有机结合,获得适宜的表面粗糙度和微观构造,是实现超疏水涂膜工业化生产的可行途径。     

Fabrication of Superhydrophobic Surfaces of Cellulose Sheets by Creating Biomimic Structures

The biodegradable superhydrophobic cellulose sheets were fabricated by simple dissolution, controllable crystallization, coagulation, and Teflon dip-coat. The surface morphology of the superhydrophobic regenerated cel- lulose sheets is similar to that of the natural lotus leaves consisting of hierarchical micro/nano structures. The pre- pared cellulose sheets exhibit a remarkable suoerhvdroohobicity and satisfactory long-term chemical stabilitv.     

自修复超疏水涂层材料研究进展

超疏水涂层材料具有自清洁、减阻、防雾、防黏附等特点,被广泛应用于防腐涂层、管道运输、油水分离等领域。但超疏水涂层材料在使用过程中由于物理磨损和化学腐蚀等原因易使其丧失超疏水性能,限制了其在工业中的实际应用,因此自修复超疏水涂层材料应运而生,且成为近年来的研究热点。本文综述了自修复超疏水涂层材料的最新研究进展,总结并对比了外援型自修复超疏水涂层材料和本征型自修复超疏水涂层材料的优缺点,同时对该领域的未来发展前景进行了简要展望。     

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。     

在不同溶剂中制备生物质基超疏水材料的研究进展

超疏水材料因具有超高的拒水性以及自清洁能力而备受关注,但是在制备过程中也因所选用溶剂和低表面能物质不同给环境带来不同程度的压力.生物质材料可再生、价格低并且绿色无污染,常用于超疏水材料的制备.本文介绍了生物质基超疏水材料的制备方法,并按照制备技术中所用溶剂不同分类,将生物质基超疏水材料分为有机溶剂型、水基/半水基型、无...     

水滴在超疏水植物叶片上的沉积方法和机理研究进展

自然界中有很多超疏水植物叶片, 水滴撞击在这些表面时极易产生溅射和反弹, 造成农用化学品喷雾施药时药物的大量损失, 利用率低下, 从而重复喷洒施药. 农用化学品过度使用将造成食品安全、 农药残留、 水资源浪费及环境生态污染等问题. 因此, 增加水滴在超疏水植物叶片表面的沉积效率对提高农药利用率尤为重要. 本文从分析水滴在超疏水表面的撞击动力学特征开始, 结合添加助剂后液滴的物理化学性质, 系统阐述了水滴在超疏水植物叶片上的沉积方法和机理, 并提出筛选助剂和研究机理不仅要考虑助剂性质还要结合基底结构、 撞击动力学特征等因素, 而且还要考虑单水滴尺寸大小、 基底运动和弹性及环境因素等对沉积的影响. 本文对农药喷洒及生物医学、 机械工程、 涂料喷涂和油墨打印等领域均有指导意义和应用价值.     

Inside Cover: Reactive Superhydrophobic Surfaces for Interlayer Electrical Connectivity in Three-dimensional Electronics (Angew. Chem. Int. Ed. 30/2023)

This study describes the development of a new type of amine-reactive superhydrophobic (RSH) film that is facilely coated on various substrates using a single-step process, while the versatility of this RSH film offers a reliable solution for efficient formation of complex and robust interlayer electrical connectivity (IEC) in 3D electronic systems. The excellent spatial controllability of surface amine modification enables the generation of vertical circuits in situ, providing a distinct way to connect circuits located on different layers. Moreover, the inherent superhydrophobicity and porosity exhibit the required anti-fouling and breathability properties, making the RSH-based IEC well-suited for applications where exposure to environmental gas and liquid contaminants is likely. This approach provides another avenue towards the development of IEC in 3D flexible integrated electronics, opening up new possibilities for the advancement of this field.     

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.     

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。