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题目:各向异性结构的仿生聚合物防冰/防雾表面的研究

关键词:超疏水、防覆冰、防雾、各向异性、微纳复合结构

  摘要



探索和研究防冰/防雾材料已经成为目前超疏水材料领域的研究热点之一,该领域研究的主要内容包括:如何制备性能更加优良的防冰/防雾材料;如何使用最简单有效地方法制备我们所需的防冰/防雾材料;如何将我们所研制的防冰/防雾材料应用于工业生产。

本论文采用机械微加工、软复型、水热生长法和真空蒸镀法制备了以有机材料为基底的、具有优良的防冰/防雾特性的超疏水材料。该表面是微米级别的粗糙有机结构和纳米级别的无机ZnO纳米棒相复合,又通过真空蒸镀全氟硅烷降低表面能,从而达到了理想的防冰/防雾效果。因为该方法成本低、操作简单、粗糙度可控等特点,该方法容易实现工业化生产,因此无论是在科研领域还是在工业化方面,本方法都具有非常大的应用价值。

通过环境电子扫面显微镜(ESEM),接触角测量仪,表面张力仪,高速摄像仪等对我们的样品进行了表征,我们发现制备的防冰/防雾表面微米结构周期约为300mm,微米结构高度约80mm,ZnO纳米线的直径为70~100nm,长度为1~3μm。在-10℃的低温表面上,结冰延迟时间可以达到7360s;在温度为-5℃的平面上,液滴在我们表面的滚离角为6°;室温下,将样品倾斜60°,用加湿器对其表面喷雾,样品表面干燥面积可以稳定在百分之八十左右。

对表面微米结构的倾斜角度做了调整之后,使锯齿状结构的倾斜角度分别为25°和45°。然后,发现体积为2μL—6μL的液滴在其表面的凝结与滚离具有明显的各向异性。

这项研究所制备的表面不仅具有优良的防冰/防雾特性,而且表面还具有各向异性的润湿特性,对我们以后研究自除冰和定向除冰材料具有非常深远的指导意义。