超疏水與自清潔材料研究

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1、超疏水-自清潔材料研究摘要超疏水-自清潔材料是表面穩(wěn)定接觸角要大于150°,滾動(dòng)接觸角小于10°的特殊材料。由于超疏水表面具有自清潔、防黏附、防雪黏等功能，在許多領(lǐng)域中用途廣泛，有關(guān)超疏水表面制備和理論研究成為研宄的熱點(diǎn)。本文通過對(duì)超疏水-自清潔材料原理、制備、應(yīng)用及目前存在的問題等方面開展研究，綜述了近年來超疏水理論的新進(jìn)展，對(duì)超疏水-自淸潔材料發(fā)展方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：超疏水自清潔接觸角滾動(dòng)角1研宄背景31.1背景31.2研究?jī)械模?1.3理論意義：41.4現(xiàn)實(shí)價(jià)值：41.5研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)42研宄內(nèi)容52.1研究思路52.2可行性分析62.3實(shí)施方案63研究方法6

2、4相關(guān)分析74.1超疏水表面的主要特點(diǎn)74.2超疏水表面制備74.3粗糙表面分類84.4超疏水表面主要制備方法介紹85研究結(jié)論95.1應(yīng)用95.2發(fā)展方向105.3主要問題115.4建議116參考文獻(xiàn)：127至夂謝錯(cuò)誤!未定義書簽。1研究背景1.1背景近年來，植物葉表面的超疏水現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。所謂植物超疏水能力，就是植物葉面具有顯著的疏水，脫附，防粘，自清潔功能等。荷花“出淤泥而不染”就是因?yàn)槠浔砻婢哂幸粚映杷∧ぃ軌蚴蛊渚哂凶詼[潔的功能?？茖W(xué)家通過對(duì)超疏水的荷葉表面進(jìn)行觀ZJ、，他們發(fā)現(xiàn)，荷葉表面微納雙重結(jié)構(gòu)是引起荷葉表面超疏水性能的根本原因。不只是荷花上有，昆

3、蟲的足上也有。比如水黽，蚊子都能在水上行走而不劃破水面這就是因?yàn)槠渖厦娴某杷牧?。受自然界超疏水現(xiàn)象的啟發(fā)，科學(xué)家在超疏水材料領(lǐng)域進(jìn)行了不懈的探索。目前，一般有兩種方法來制備超疏水材料：一種是在粗糙表面修飾低表面能物質(zhì)；另一種是在疏水材料表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)。由于超疏水材料獨(dú)特的表面特性，使其可廣泛應(yīng)用：首先，可以自行清潔需要干凈的地方；還可以放在金屬表面防止水的腐蝕生銹；第三，基于對(duì)昆蟲的研宄我們還可以使水上飛行成為可能，在船的表面加上超疏水膜減小阻力節(jié)省能源。因此超疏水材料在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活中具有廣闊的應(yīng)用前景。基于此，我們小組對(duì)于超疏水材料展開了研究。1.2研宄目的:(1

4、)通過網(wǎng)絡(luò)、書籍、雜志等多種途徑得到大量關(guān)于超疏水、自清潔方面的最新文獻(xiàn)；(2)歸納整理所得文獻(xiàn)，得到詳實(shí)淸晰的數(shù)據(jù)、資料以及各方成果;(3)將整理好的數(shù)據(jù)資料等綜合成文，最終形成一篇綜述。1.3理論意義:(1通過整理文獻(xiàn)使超疏水、自淸潔領(lǐng)域已發(fā)展、得到的成果有條理地、深刻清晰的呈現(xiàn)給各界學(xué)者，使近年來超疏水、自清潔領(lǐng)域的發(fā)展得到綜合歸納；(2)通過關(guān)注超疏水、自淸潔領(lǐng)域研究的最新動(dòng)態(tài)使讀者掌握現(xiàn)今該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；(3)通過形成綜述使更多學(xué)者了解超疏水與自清潔的原理以及該領(lǐng)域的發(fā)展程度，同時(shí)提供超疏水自清潔材料的多種制備原理，并激發(fā)更多學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域的研究熱情；(

5、4)通過對(duì)過去與現(xiàn)在的分析與學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)未來超疏水領(lǐng)域更廣闊的發(fā)展前景，引導(dǎo)各界學(xué)者積極展望其將來巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.4現(xiàn)實(shí)價(jià)值:(1)使超疏水、自清潔領(lǐng)域現(xiàn)階段已有成果得以總結(jié)；(2)呈現(xiàn)超疏水、自清潔領(lǐng)域研宄的最新動(dòng)態(tài)供研究者查閱；(3)形成包括超疏水材料的原理、實(shí)驗(yàn)、制備原理、應(yīng)用價(jià)值和實(shí)踐意義等全方面的綜述，使己研宄者與未研宄者皆可通過該綜述了解該領(lǐng)域、激發(fā)興趣。1.5研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)研發(fā)具有抗菌和自凈化功能的自清潔材料對(duì)保護(hù)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，這類新型功能材料的使用面極廣，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。但是，目前自淸潔材料的產(chǎn)業(yè)化受到了一些技術(shù)上的制約:

6、其在可見光K的光催化效率太低,TiO2膜的大面積制備技術(shù)也不夠成熟，自清潔性能的持久性還有待提高等。今后的自清潔材料將會(huì)朝著光催化效率更高，自清潔性能更穩(wěn)定的方向發(fā)展。同時(shí)，自清潔材料的應(yīng)用領(lǐng)域還可以不斷的拓寬，如空氣凈化、污水處理、光催化反應(yīng)器和太陽(yáng)能電池組件等。只有通過不斷的研究和探索，才能更大的發(fā)揮光催化自潔凈材料的作用，自清潔材料色彩豐富，飾面靈活多樣，自重輕，安全可靠，正在逐漸替代傳統(tǒng)材料。同時(shí)自清潔材料也是國(guó)家極力倡導(dǎo)推廣的材料，例如：我國(guó)目前正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)高峰期,高品質(zhì)外墻涂料有廣闊的需求空間和發(fā)展?jié)摿?。住宅產(chǎn)業(yè)化和建筑節(jié)能的實(shí)施也對(duì)外墻涂料的推廣應(yīng)用起到巨

7、大的推動(dòng)作用。傳統(tǒng)涂層耐沾污能力不足是外墻涂料普遍存在的共性問題，也是制約我國(guó)外墻涂料推廣應(yīng)用的突出技術(shù)難題。外墻飾面被污染，大大影響了建筑的美觀性和耐久性。人們一直期望開發(fā)不易附著污染或者使附著污染物能借助于雨水、風(fēng)力等外界自然條件被去除的自清潔涂料。今后的自清潔材料將會(huì)朝著更高光催化效率和更穩(wěn)定的自清潔性能方向發(fā)展。而且會(huì)隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟和社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，成為人們生活中必不可少的新型綠色產(chǎn)品。2研究?jī)?nèi)容2.1研究思路研究計(jì)劃對(duì)于高分子材料首先進(jìn)行初步了解，查閱有關(guān)高分子材料定義、發(fā)展現(xiàn)狀、實(shí)際應(yīng)用價(jià)值