模板法制备透明超疏水涂层文献综述

 2022-10-29 21:05:28
  1. 文献综述(或调研报告):

前言:

随着科技的发展,超疏水材料已经广泛的应用于生活中的各个方面,因此如何更好的制备超疏水材料成为了广大研究者的关注目标。所谓超疏水材料,就是指固体表面与水滴接触时的静态水接触角(WCA)大于 150°的材料。自然界中也不乏许多超疏水的例子,比如说荷叶的自清洁,水滴落在荷叶表面时会保持球状,并且可以自由地滚动,因此可以带走荷叶表面的灰尘和细菌,这也就是著名的“荷叶效应”[1]。

通过研究自然界中的超疏水现象,人们发现固体表面的化学组成和表面粗糙度对其表面的润湿性起着决定性作用,表面能越低,形貌越粗糙,其疏水性效果就越好。因此,制备超疏水表面关键是从材料表面的化学组成和表面形貌入手。目前,超疏水表面的制备方法有多种,主要包括模板法、层层自组装法、溶胶凝胶法、控制结晶法、相分离法、溶液浸泡法、化学沉积法等[2]。虽然目前超疏水表面的研究已经取得了一些进展,但是要将其大规模推广应用还存在着许多问题,比如说表面机械强度低,制作成本高昂等。因此,探索制备工艺简单、成本低廉、性能稳定的超疏水表面制备方法成为这一领域的主要研究目标。

1.自然界中的超疏水现象

自然界中很多动植物都具有超疏水性,如荷叶的出淤泥而不染,稻草叶表面的自清洁性,水黾能够在水面上自由行走,水鸟的羽毛表面不会被水浸润。

图1 自然界中的超疏水现象

1.1荷叶效应

由于荷叶表面具有超疏水性,当水滴落在其表面上时会聚集成水珠,水珠很容易在荷叶表面发生滚动,并将其表面上的灰尘、泥土等污染物带走,使其保持清新、洁净,具有自清洁性。荷叶表面的超疏水性和自清洁性通常被称为“荷叶效应”。经研究发现,荷叶表面具有粗糙的微-纳米结构,且有长链烯烃类的低表面能物质。用SEM观察可以发现荷叶表面存在许多微小的凸体,且微小凸体尺寸在微米级左右,这些微米级凸体上面还覆盖了许多纳米级结构(如图2所示)。这些微米级凸体的平均直径约为 10mu;m,其上面覆盖的纳米凸体直径小于 200nm。经研究者们的研究证实,荷叶表面的超疏水性及自清洁性是由其表面粗糙的微-纳米结构和蜡状物质共同作用的结果[3]。

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