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。     

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...     

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.     

仿生高分子的研究进展

本文介绍了近年来结构仿生高分子材料和功能仿生高分子材料方面的研究进展,介绍了生物材料的多级有序结构、智能水凝胶、仿荷叶表面、高分子在细胞培养和生物矿化等方面的研究结果,探讨了这一领域的可能发展方向.     

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。     

具有米状纳微阶层结构的仿生超疏水十二硫醇铅表面的简单制备

A superhydrophobic surface of lead dodecanethiolate with the water contact angle(CA) of 152.2°±1.2° and the sliding angle(SA) of 3.8°±1.0° was fabricated using a simple and relative inexpensive route based on our previous reported method. The procedure employed a one-pot reaction between lead salt and alkanethiolate to form a thermal stable superhydrophobic coating under mild conditions. SEM images revealed the lead dodecanethiolate surface morphology with packed aggregate “rice-like” particles of micrometer scale in length and nanometer scale in thickness. Also, Lead dodecanethiolate powder was investigated by TGA and XRD.     

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。     

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.     

聚合物基板表面状态对异相接枝的影响研究

研究了对于羟丙基纤维素（HPC）基板进行表面修饰时,基板表面状态的调控 对基板表面化学接枝的影响。用双官能团化合物2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）作为 接枝桥梁,其对位的异氰酸酯基先和基板上的羟基反应,保留的邻位异氰酸酯基进 一步再与丙烯酸的羟基反应,让接枝在基板上的活性丙烯酸分子继续和丙烯酸溶液 聚合,通过这种途径在基板表面修饰聚丙烯酸。基板制备时,由于不同介质对HPC 基板表面的不同诱导作用,导致表面组成各异,大大影响了接枝反应的效果。红外 光谱和二次离子飞行时间质谱均证明了可以用2,4-甲苯-二异氰酸酯（TDI）分子 做接枝桥梁在基板表面异相接枝上羟基并进一步接枝聚丙烯酸,从而达到修饰基板 的目的。     

Silicon Nanocrystals and Silicon‐Polymer Hybrids: Synthesis,Surface Engineering,and Applications

Silicon nanocrystals (Si‐NCs) are emerging as an attractive class of quantum dots owing to the natural abundance of silicon in the Earth's crust, their low toxicity compared to many Group II–VI and III–V based quantum dots, compatibility with the existing semiconductor industry infrastructure, and their unique optoelectronic properties. Despite these favorable qualities, Si‐NCs have not received the same attention as Group II–VI and III–V quantum dots, because of their lower emission quantum yields, difficulties associated with synthesizing monodisperse particles, and oxidative instability. Recent advancements indicate the surface chemistry of Si‐NCs plays a key role in determining many of their properties. This Review summarizes new reports related to engineering Si‐NC surfaces, synthesis of Si‐NC/polymer hybrids, and their applications in sensing, diodes, catalysis, and batteries.     

基于聚琥珀酰亚胺衍生物仿生超亲水表面的制备及性能

利用对聚琥珀酰亚胺(PSI)的亲核加成反应,仿生设计合成侧基带有多巴胺和磺酸甜菜碱两性离子基团的新型聚琥珀酰亚胺衍生物(PSI-DA-ZW);通过聚琥珀酰亚胺衍生物中多巴邻苯二酚基团的氧化自聚和沉积,制备了仿生超亲水功能涂层表面(PSI-DA-ZW/glass).利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM...     

Hierarchical PEG‐Based 3D Patterns Grafting from Polymer Substrate by Surface Initiated Visible Light Photolithography

The precise construction of a hierarchical complex pattern on substrates is required for numerous applications. Here, a strategy to fabricate well‐defined hierarchical three dimensional (3D) patterns on polymer substrate is developed. This technique, which combines photolithography and visible light‐induced surface initiated living graft crosslinking polymerization (VSLGCP), can effectively graft 3D patterns onto polymer substrate with high fidelity and controllable height. Owing to the living nature of VSLGCP, hierarchical 3D patterns can be prepared when a sequential living graft crosslinking process is performed on the first formed patterns. As a proof‐of‐concept, a reactive two layer 3D pattern with a morphology of lateral stripe on vertical stripe is prepared and employed to separately immobilize model biomolecules, e.g., biotin and IgG. This two component pattern can specifically interact with corresponding target proteins successfully, indicating that this strategy has potential applications in the fabrication of polymer‐based multicomponent biomolecule microarrays.

     

聚合物加工中微纳导电网络构筑及其传感器应用研究进展

设计和构筑有序微纳结构导电网络是聚合物基导电复合材料(CPC)加工中的关键问题,对于降低复合材料的逾渗阈值,提高其电导率和电阻响应灵敏性具有重要意义。本文综述了近年来CPC材料加工中利用双逾渗网络构筑法、隔离结构构筑法、气凝胶模板法、乳液模板法、3D打印法在聚合物基体中构建微纳导电网络及其在柔性传感器中的应用研究进展,并对未来CPC材料及其柔性传感器制备的加工新方法进行了展望。     

原子力显微镜研究APS化单晶硅衬底及单层MD膜表面

原子力显微镜研究ＡＰＳ化单晶硅衬底及单层ＭＤ膜表面张希，高芒来，王力彦，沈家骢（吉林大学化学系，长春，１３００２３）关键词原子力显微镜，ＡＰＳ修饰表面，分子沉积膜以静电相互作用为成膜推动力的各种功能体系分子沉积（ＭＤ）超薄膜已有报道［１￣４］．对ＭＤ...     

Laser Activated Voltammetry: Mass Transport,Surface Effects and Analytical Applications

The voltammetry of various well-characterized aqueous and nonaqueous electrochemical systems has been studied at platinum and gold disk electrodes under illumination from a 10 Hz pulsed Nd:YAG laser frequency doubled to operate at 532 nm. A simple Nernst diffusion layer model is established to quantify the slight enhancement in mass transport observed as a function of laser intensity in the thermoelastic region where light energy absorbed by the metal is insufficient to cause localized melting or vaporization but does lead to a partial thinning of the diffusion layer thickness through surface heating/vibration. This leads to sigmoidal shaped voltammograms whilst maintaining a clean, reproducible electrode surface. Above the ablation threshold, the minimum laser intensity required to cause electrode damage, atomic force microscopy (AFM) is used to probe the nature of the surface damage and its relationship to the laser intensity. The Nernst-diffusion model is verified by means of potential step chronoamperometric measurements in water and acetonitrile where good agreement with theory is seen for transport across a diffusion layer of a thickness corresponding to that inferred from steady-state voltammetry. Applications of the laser activation technique are illustrated by three systems found to be passivating in aqueous media; the two electron reduction of toluidine blue dye, iodide oxidation and the oxidation of ferrocyanide in the presence of the blood protein, fibrinogen. In all cases clean, reproducible and quantitative voltammetry is seen in contrast to that observed in the absence of laser activation, demonstrating the excellent surface-cleaning effects of LAV.