激光加工制备仿芦苇叶结构的超疏水表面

论文摘要

固体材料的表面润湿性研究是表面化学的重要研究方向。在过去十几年的研究中,超疏水表面被认为具有结构新颖与功能强大的特点,在基础研究中具有相当重要的意义。另外,超疏水材料在实践应用中也备受关注,究其原因,可以理解为因其拥有卓越的防腐蚀,防水,自清洁和防污等特点。仿芦苇叶结构的超疏水表面在抗结冰和自清洁领域具有重要的应用。制备超疏水材料的典型方法包括自组装法、等离子体蚀刻法、电沉积法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法、层层组装法、激光处理法、化学蚀刻法等方法。迄今为止,仍然缺乏制备仿芦苇叶结构的超疏水材料的简单方法。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种弹性高分子聚合物,通常通过以一定比例热聚合聚二甲基硅氧烷基质和相应的固化剂而形成。作为用于制备芦苇叶结构的超疏水材料,聚二甲基硅氧烷具有许多优点:原料成本低,制造周期短,耐久性好,柔韧性高,化学惰性好。在本课题中,在总结本课题组和国内外同行研究经验的基础上,我们通过激光烧蚀制备具有基于聚二甲基硅氧烷的仿芦苇叶结构的超疏水表面。具有微光栅结构的聚二甲基硅氧烷被激光烧蚀处理后,高能量的激光可烧蚀出多级微纳结构,提高表面粗糙度,同时具有超疏水特点;与在平行方向上测量的接触角相比,在垂直方向上测量的滚动角相对较小。该方法为激光制备仿生结构的超疏水表面提供了新思路。主要研究内容如下:（1）归纳总结有机高分子超疏水表面的最新进展,包括它们的理论基础,结构设计,制造方法和潜在应用。首先,我们将介绍自然中的超疏水现象及其相关研究进展。然后,我们将介绍基础理论发展。最后,我们将介绍适用于制造超疏水表面的常用方法。为接下来的实验提供一定的理论依据和方法。（2）首先,使用聚二甲基硅氧烷转写微米结构模板,以获得具有微米级的聚二甲基硅氧烷光栅结构。然后,使用二氧化碳激光器烧蚀聚二甲基硅氧烷微结构的表面以引入纳米结构,改变化学组成。最后,通过制备仿芦苇叶的微纳米复合结构,实现超疏水功能和各向异性的浸润性。该方法具有制备过程简单,方便,成本低等优点,有望成为制备超疏水表面的常用方法。

论文目录

摘要

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第1章绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 超疏水材料的应用前景

第2章超疏水材料的研究现状

2.1 引言

2.2 大自然中的超疏水现象

2.2.1 荷叶

2.2.2 水黾腿

2.2.3 蚊子眼

2.2.4 稻叶

2.2.5 蝴蝶翅膀

2.2.6 壁虎

2.3 超疏水表面的基础理论

2.3.1 理论与公式

2.3.2 单一与分层粗糙结构

2.4 超疏水材料的制备方法

2.4.1 气相沉积法

2.4.2 溶胶-凝胶法

2.4.3 层层组装法

2.4.4 模板法

2.4.5 等离子体处理

2.4.6 静电纺丝法

2.4.7 电化学

2.5 本论文的主要研究内容

第3章激光加工制备芦苇叶仿生化结构的超疏水表面

3.1 引言

3.2 聚二甲基硅氧烷

3.3 实验材料与设备

3.3.1 实验材料及试剂

3.3.2 实验仪器与设备

3.4 实验流程与步骤

3.4.1 制备阶段

3.4.2 实验表征阶段

3.5 结果与讨论

3.5.1 激光对PDMS的改性

3.5.2 对激光改性PDMS的基本表征

3.5.3 浸润性测试

3.6 本章小结

第4章结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

作者简介及科研成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈峒霖

导师: 张永来

关键词: 超疏水表面,激光加工,仿生,聚二甲基硅氧烷

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 吉林大学

分类号: TB306;TN249

总页数: 55

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激光加工制备仿芦苇叶结构的超疏水表面

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