溶胶凝胶法制备超疏水二氧化硅涂膜及其表面润湿行为

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体制备超疏水SiO2涂层。红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征合成SiO2的化学组成,通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(TEM)观察制备SiO2的结构形貌,扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察SiO2涂膜的表面形貌,通过测试水接触角(WCA)讨论SiO2涂层的表面微观结构与其表面疏水性能的关系。结果表明以TEOS和MTES为共前驱体可以制备得到表面带-CH3基团的SiO2溶胶,SiO2溶胶在老化过程中纳米SiO2粒子由于自组装作用形成草莓状微米-纳米双微观结构,这种结构赋予SiO2涂膜表面不同等级的粗糙度,使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子,与SiO2表面疏水性的-CH3基团共同作用形成类荷叶超疏水结构。     

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。     

溶胶-凝胶法制备薄膜型TiO2光催化剂

用TiCl4作原料,通过溶胶-凝胶法在单晶硅基片上制备了TiO2纳米薄膜,并用XRD,AES,XPS以及紫外反射光谱等手段,对TiO2薄膜的结构进行了研究.结果发现,TiO2薄膜以锐钛矿型晶相存在.TiO2薄膜层与硅衬底间无明显的界面扩散反应.掺杂的Pd在还原前的薄膜中以氧化态存在,还原后则以高分散的金属态存在.掺杂的Pt在还原前后均以金属态存在,但还原后产生颗粒聚集.掺杂Pd的TiO2薄膜经还原后,其紫外吸收强度明显提高,主吸收峰发生红移.     

溶胶凝胶法制备Y_2O_3∶Eu发光薄膜

以无机盐为水解原料,用溶胶 凝胶法制备了透明、稳定的前驱液,加入适量的成膜物质聚乙烯醇后,用浸渍拉提法在石英玻璃表面得到均匀的溶胶膜,经过室温干燥和低温处理的薄膜再于一定的温度下烧结,得到了红光发射掺铕的氧化钇薄膜.通过X射线衍射对膜的结构进行表征,表明在600℃时就开始了晶化,在900℃时形成单相Y2O3晶体.激发光谱和发射光谱显示,在220nm和260nm之间有很宽的激发峰,最强峰在236nm处,而发射主峰在614nm处,是一种很好的红光发射薄膜材料.     

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.     

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。     

溶胶凝胶法制备铜铁矿结构p型透明导电氧化物薄膜

铜铁矿结构p型透明导电氧化物(transparent conducting oxide, TCO)薄膜是一类在电子学领域具有广泛应用前景的新材料,因其可与n-TCO薄膜形成真正意义上的“透明器件”而备受关注。本文介绍了铜铁矿结构p-TCO的结构特性以及溶胶凝胶法的基本原理和特点;系统地介绍了溶胶凝胶法制备铜铁矿结构p-TCO薄膜的工艺;分析比较了有机醇盐、无机盐溶胶体系的优缺点;最后讨论了进一步的发展方向,指出溶胶凝胶法是一种高效可行的制备p-TCO薄膜的方法。     

溶胶-凝胶方法制备ZnO:Al薄膜及其制备工艺条件研究

采用Sol-Gel工艺在玻璃基片上制备出C轴择优取向性、高可见光透过率以及高电导率的Al³⁺离子掺杂的ZnO透明导电薄膜ZnO:Al(ZAO薄膜).并研究了退火温度、Al掺杂量等对其光电性能的影响.结果表明,溶胶-凝胶法制备ZAO薄膜的最佳工艺条件为:溶胶浓度0.75 mol/L、掺杂量1.5 atm%,镀膜层数10层(厚度约为136 nm)、退火温度600℃.     

超疏水聚硅氧烷涂层的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为有机硅前驱体,通过酸-碱催化水解-缩合得到聚有机硅氧烷凝胶,经浸涂-提拉成膜技术在玻璃表面制备超疏水聚硅氧烷涂层。通过红外光谱(FT-IR)、水接触角(WCA)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等分析技术对涂层进行了结构表征、疏水性测试和表面形貌观察。结果表明,涂层内部形成带有甲基和残余硅羟基基团的网络结构。当n(MTES)∶n(EtOH)∶n(H2O)分别为1∶35∶8和1∶45∶8时,在室温制备的涂层对水的接触角可分别高达160°和162°,滚动角均低至7°,并且涂层在250℃以下的热处理过程中,其疏水性基本保持不变。FE-SEM观察证实了涂层表面分布着许多孔径为0.5～1.0μm的微孔和粒径为50～100 nm的纳米颗粒聚集体,具有微-纳米尺寸相结合的双重结构。此外涂层还具有较高的透明性、对腐蚀性液体具有超疏水性。研制得到的超疏水涂层有望用于玻璃、织物、金属和塑料等基底表面作为保护和防腐蚀涂膜。     

激光刻蚀sol-gelTiO_2薄膜的浸润性研究

应用355 nm脉冲激光在sol-gel TiO_2薄膜表面刻蚀出微米级的沟槽形貌，讨 论了具有微槽形貌TiO_2薄膜的浸润行为及其浸润性与亲水区域面积的关系，以及 紫外光照对具有微槽形貌TiO_2薄膜亲水性的影响。     

超疏水棉花的制备及用于油水分离

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2水溶胶,并用三甲基甲氧基硅烷进行疏水改性,通过一步浸泡法将改性后SiO2水溶胶修饰到棉花上制备出改性棉花,用接触角测定仪和扫描电子显微镜对制备的改性棉花进行了表征,二次蒸馏水及酸、碱液滴在改性棉花上的接触角均大于150°,表明制备的改性棉花具有超疏水性和耐酸碱性。 改性棉花对柴油展示了高达8.3 g/g的饱和吸附量,在5次重复使用中,吸附能力和接触角均可维持在4.0 g/g和大于150°水平。 在油水混合物吸附研究中,改性棉花吸水量仅是未改性棉花吸水量的1/45,表明改性棉花对油具有很好的选择性。 吸附了柴油后的改性棉花经过简单挤压,即可直接回收吸附的柴油和释放出改性棉花,从而实现了改性棉花的重复使用。     

溶胶-凝胶法制备Tb-PDA/PVA薄膜及其荧光性能

采用溶胶-凝胶法制备了铽(Ⅲ)-吡啶-2,6-二羧酸/聚乙烯醇(Tb-PDA/PVA)发光薄膜,其结构经IR,差热分析,原子力显微镜及荧光光谱表征.分析结果表明:薄膜表面平整,PVA中的纳米Tb-PDA(平均粒径为90 nm)分散均匀,在270 ℃以下具有良好的热稳定性.在紫外光照射下,薄膜发出较强的绿色荧光,最大发射峰位于544 nm,归属于Tb3+的5D4→7F5跃迁.     

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。     

Superhydrophobic polymer‐particle composite films produced using various particle sizes

Hydrophilic alumina (Al₂O₃) nanoparticles (25, 35, and 150 nm) are dispersed in different concentrations in solutions of a commercial hydrophobic poly(alkyl siloxane) (Silres BS‐290), and the suspensions are sprayed on glass surfaces. Static contact angles (θ_S), measured on surfaces of siloxane‐nanoparticle composite films that were prepared from dilute dispersions, increase rapidly with particle concentration. Composite films prepared from concentrated dispersions exhibit a maximum, constant θ_S (at saturation θ_S is 160°), which is not affected by the size of the particles. These films exhibit also very small contact angle hysteresis (5°), which is also independent of the particle size. Consequently, the same superhydrophobic character can be induced in siloxane films using nanoparticles, which can range from a few up to several tenths of nanometers. However, the particle size and more precisely the particle specific surface area affects dramatically the minimum critical particle concentration, which must be used in the dispersions to induce superhydrophobicity on the surface of the composite films, that is, to achieve θ_S = 150°. It is shown that critical particle concentration decreases exponentially with specific surface area. This result can be important for manufacturers of superhydrophobic surfaces who are interested in having a good control on the wettability of the composite films. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

透明抗静电多功能超疏水薄膜的制备

采用提拉法在聚酰亚胺薄膜表面分步涂覆了银纳米线及疏水纳米二氧化硅, 分别构筑了导电网络及超疏水涂层, 制备了超疏水抗静电透明薄膜. 研究结果表明, 超疏水抗静电透明薄膜保持了较高的透光性, 其透光率高于90%. 同时, 银纳米线网络的构筑有效增加了超疏水抗静电透明薄膜的导电性, 使其表面电阻介于10⁶~10¹⁰ Ω之间, 达到了抗静电要求. 水滴在该薄膜表面静态接触角高达156.4°, 滚动角小于1°, 展现了优异的超疏水特性. 通过导电网络及疏水涂层的构筑, 实现了透明及抗静电超疏水多功能的统一.     

利用改进的本体溶胶-凝胶过程制备单组分二氧化硅单块

溶胶 -凝胶方法具有较低的反应温度 ,可在材料处理的最初阶段即纳米尺度上对材料的结构进行控制 ,所制备材料具有较高均一性和高纯度等优点 ,长期以来引起了众多科学家的关注[1～ 4 ] .然而 ,传统的溶胶 -凝胶工艺存在凝胶时间过长、体积收缩大、形状和尺寸无法控制、严重的龟裂、成本高以及环境污染等缺点 ,限制了其应用 .针对上述问题 ,我们改进了传统的溶胶 -凝胶过程 ,提出本体溶胶 -凝胶技术和复合本体溶胶 -凝胶技术 [1,2 ] .本体溶胶 -凝胶技术由于加入的凝胶促进剂碳酸盐与 Si O2 相容性差 ,存在块体成功率相对较低、表面不光滑和…