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题目:金属表面特殊浸润性的仿生构筑与性能研究

关键词:仿生,金属材料,油水分离,超疏水电极

  摘要



向生物学习,向自然界学习,是原始创新科学研究的源泉,是创造新材料的重要途径。随着现代科学技术的发展,人们已经逐渐认识到像生物学习是开发新技术的重要方法之一,自然的把生物界作为各种技术思想、设计原理及创造发明的源泉。

在当今社会生产和生活中,金属材料是非常重要而且无法替代的工程材料。由自然界生物启发,最近通过构筑表面微观结构以及改善表面化学组成制备得到了各种浸润性的金属表面。具有特殊浸润性的金属表面,在防腐蚀、微流体系统以及油水分离方面都有重要的应用。从大自然中的荷叶表面得到启示,本论文通过在材料表面构筑微-纳米复合结构,以及在表面上修饰低表面能的物质,制备得到了超疏水金属铂电极,以及具有超疏水性能的聚氨酯海绵。

油水分离是一个世界性的难题。受自然启发,我们提供了一种在油水分离领域非常有应用前景的功能材料。聚氨酯海绵具有密度低重量轻的特性,制备得到的超疏水超亲油海绵在抗腐蚀、自清洁、油水分离方面,都显示了优异的性能。

在构筑超疏水超亲油海绵的实验中,聚氨酯海绵表面腐蚀的粗糙结构以及修饰的低表面能物质,最终形成了聚氨酯海绵表面的超疏水和低粘附的特性,另外还具备防腐蚀的性能,在油水分离领域也有广泛的应用。

另外,通过对金属铂表面进行物理以及化学方法构筑粗糙结构的手段,首次在金属铂表面呈现了超疏水性能,提供了一种简易的仿生制备超疏水铂电极的方法。

我们制备得到的油水分离海绵属于功能材料技术领域,解决了现有的进行油水分离的物质吸附有机物效率低、成本高的技术问题,在环境保护等领域都具有广泛应用。我们制备的超疏水铂电极将拓展疏水材料在电化学、能源、传感领域的应用范围和扩大材料的应用性能。