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题目:高性能聚酰亚胺超疏水表界面材料的静电纺丝法制备与性能研究

关键词:聚酰亚胺,静电纺丝,仿生表界面,超疏水,粘附状态

  摘要

静电纺丝法是一种制备一维纳米纤维及其衍生结构的便捷高效的手段,一系列高分子纳米纤维可以通过该法得到成功制备;聚酰亚胺作为一种具有优异耐高温性能以及力学性能的树脂基体,在超级工程塑料、微电子工业以及航空航天领域具有重要应用价值。静电纺丝法与聚酰亚胺新型材料研究的融合,产生了许多具有重要研究价值的成果。本研究结合两者的优点,同时受到自然界具有特殊浸润性生物表面启发,将该研究方向与仿生表界面材料研究结合,制备了一些具有特殊浸润特性的,同时具有优异综合性能的聚酰亚胺表面材料。主要研究内容包括:(1) 通过分子结构设计,我们合成制备了一种具有合适疏水性的含氟聚酰亚胺。通过调控电纺手段,该种含氟聚酰亚胺成功被电纺成为具有高粘附力的无纺布超疏水表面。这种超疏水高粘附力状态被称为“花瓣效应”,主要由此薄膜特殊的微观结构引起。这种表面同时亦具有优异的耐高温性能,经过300°C高温处理后,亦能保持良好的花瓣效应;(2) 通过原位聚合法,我们将纳米气相二氧化硅颗粒分散进入聚酰亚胺体系,调控合适的纳米粒子含量并通过电纺手段,我们成功制备了具有耐摩擦耐高温特性的高性能超疏水薄膜,此薄膜对水滴的粘附力很小,呈现典型的“荷叶效应”。类似的,此薄膜分别经历400°C高温处理与砂纸打磨后,依然能保持良好的荷叶效应;(3) 通过控制电纺参数,我们实现了电纺聚酰亚胺材料微观形貌的精确构建。我们将这种微观结构构筑方法与表界面浸润性理论结合,通过分析超疏水状态时固液两相界面粘附状态,成功的实现了弱疏水聚酰亚胺固相表面的超疏水浸润状态及其表面粘附状态转变的过程,并提出了一些新型固液界面粘附、浸润模型。