超疏水材料2

超疏水材料目录•一、超疏水的综述•二、超疏水性表面的制备方法•三、超疏水材料的应用一、超疏水的综述1.接触角的定义：在固-液-气三相交点处做气-液界面的切线，此切线与固液交界线之间的夹角就是接触角，如图θ。2.滚动角的定义:固-液界面扩展后测量的接触角（前进角）与在固液界面回缩后的测量值（后退角）存在差别，其差值叫做滚动角。超疏水的概念超疏水表面是指与水的接触角大于150°而滚动角小于10°的表面。其中接触角越大，滚动角越小，其疏水性能越好。不同表面水滴接触状态自然界中的超疏水现象1.荷叶效应（粗糙效应）荷叶在中国自古就有“出淤泥而不染”的美誉，为什么会产生这种现象呢？经研究人员发现这种自清洁的特征是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面疏水的蜡状物质的存在共同引起的。实际上在荷叶表面的微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米相复合的阶梯结构是引起超疏水表面的根本原因。（a）自清洁荷表面（b）水滴滚落时带走的表面污染物（c）纳米级分支结构（d）荷叶表面的接触角与乳突直径之间的模拟曲线2.弹性效应（绒毛结构）(a)水滴在具有绒毛结构的斗篷草表面的形貌图（b）一簇绒毛与液体相互作用的示意图3.蝉翼表面的超疏水结构（a)自清洁蝉翅膀表面的SEM图(b)水滴在蝉翅膀表面的形貌图蝉翅膀上均匀地分布着纳米柱状结构，这一特殊的结构可以导致其具有疏水性。4.壁虎脚趾的微观结构由于黏附力所吸引在爬行基地与吸引在单个或多个刚毛小分支上的灰尘粒子存在着不平衡性，从而导致表面的自清洁性。浸润性的基本理论影响固体表面浸润性的因素主要有两个:一是表面自由能，二是表面微观结构。通常以接触角θ表征液体对固体的浸润程度。Young’sWenzelCassie1.Young's方程对于表面是均匀、平滑、不变形和各向同性的固体表面，ThomasYoung提出了接触角与固、气、液表面张力之间的关系。COSθ=式中：SV、和分别代表固-气、固-液、液-气的表面张力SLLV假设粗糙表面具有凹槽和凸起结构Wenzel理论Cassie理论液体完全渗入到所接触的粗糙表面的凹槽中每个凹槽内载有空气，水无法渗透到凹槽内，导致空气滞留在表面凹陷处表面输水时，增大固体表面的粗糙度能增大表输水性Wenzel模型粗糙表面的存在使得实际上固-液的接触面要大于表观几何上观察到的面积，于是在几何上增强了疏水性（或亲水性）rCOSrCOSLVSLSVr)(r为粗糙度且r≥1Cassie模型Cassie和Baxter指出，液体在粗糙表面的接触是一种复合接触。2211COSfCOSfCOSr二、超疏水性表面的制备方法1.在粗糙表面修饰低表面能物质2.将疏水材料构筑粗糙表面超疏水性表面的制备方法制备原理主要方法·1.异相成核法2.等离子体处理法3.刻蚀法4.模板法5.化学气相沉积法......超疏水表面的制备方法谢谢观赏WPSOfficeMakePresentationmuchmorefun@WPS官方微博@kingsoftwps