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《關(guān)于超疏水涂層綜述1》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、自潔凈技術(shù)當(dāng)今世界現(xiàn)有的技術(shù)很多都是來自于大自然中的，自潔凈技術(shù)就是其中之一。在自然界中的許多生物都表現(xiàn)出自潔凈的性質(zhì)。蝴蝶的翅膀和植物的葉子，例如卷心菜和蓮花。自潔凈技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，從窗戶玻璃的清洗到太陽面板的清潔，從水泥到紡織品。這項技術(shù)在20世紀(jì)末得到了極大的重視。世界各地都在開發(fā)著具有增強光學(xué)性質(zhì)的高效耐用的表面涂層。除了應(yīng)用方面的好處，這項技術(shù)還提供了各種各樣的好處，包括減少維護(hù)成本，消除繁瑣的手工工作，花在清掃工作上的時間也會減少。自潔凈涂料大致分為兩個主要的類別，親水和疏水，這兩個類別都是通過水的作用來達(dá)到自我清潔的效果。在一個親水
2、涂層，水在表面擴(kuò)散，會帶走污垢和其他雜質(zhì)。而在疏水技術(shù)中，水在表面滾動滑落，從而達(dá)到清洗的目的。然而,親水性涂料使用合適的金屬氧化物具有一個額外的屬性，在陽光的輔助作用下，化學(xué)分解復(fù)雜的污垢，達(dá)到清潔的作用。自清潔的應(yīng)用，就是超疏水材料的應(yīng)用。楊氏方程制定在200年前，現(xiàn)在在濕潤科學(xué)上仍然是基本的方程。楊氏方程是描述固氣、固液、液氣界面自由能γsv，γSL，γLv與接觸角θ之間的關(guān)系式。表達(dá)式為：γsv-γSL=γLvCOSθ。該方程適用于均勻表面和固液間無特殊作用的平衡狀態(tài)。COSθ=(уSV-уSL)/уLV式中уSV為固體表面在飽和蒸氣下的表面
3、張力，уLV為液體在它自身飽和蒸汽壓下的表面張力，уSL為固液間的界面張力，θ為氣、固、液三相平衡時的接觸角。當(dāng)θ＞90°時固體表面表現(xiàn)為疏水性質(zhì)，θ＜90°時表現(xiàn)為親水性質(zhì)。將與水接觸角大于150°的物體表面稱為超疏水表面。溫澤爾就膜表面的粗糙情況對疏水性的影響進(jìn)行了深入的研究．對楊氏方程進(jìn)行了修正。指出由于實際表面粗糙使得實際接觸面積要比理想平面大，提出了Wenzel方程：cosθ1=r(уSV-уSL)/уLV。式中r為實際接觸面積／表觀接觸面積。親水膜在增加粗糙度后將更親水．疏水膜則更疏水。在研究織物疏水性能時．提出了另一種表面粗糙新模型——
4、空氣墊模型。Cassie提出接觸面由兩部分組成，一部分是液滴與固體表面(R)突起直接接觸，另一部分是與空氣墊(fv)接觸，并假定θ1=180°，引入表面系數(shù)f=fs／(fs+fv)，Cassie推導(dǎo)的方程為：cosθ1=fcosθ+f-1=f(cosθ+1)-1。根據(jù)Cassie的模型及公式的理論計算．提高空氣墊部分所占的比例將會增強膜表面的超疏水性能。1.D.Byun,J.Hong,J.H.SaputraKo,Y.J.Lee,H.C.Park,B.-K.ByunandJ.R.Lukes,J.BionicEng.,2009,6,63–70.【W(wǎng)ett
5、ingCharacteristicsofInsectWingSurface】我們調(diào)查了昆蟲翅膀表面在微小和納米比例下的、發(fā)現(xiàn)多層的粗糙表面有利于提高疏水性。在檢測了10組24個會飛有翅昆蟲標(biāo)本之后，我們發(fā)現(xiàn)微小和納米尺寸下典型存在于昆蟲上下翅膀表面。在昆蟲翅膀表面的微小的齒狀結(jié)構(gòu)與剛毛提高了疏水性，同時也使翅膀更容易被清洗。疏水昆蟲翅膀經(jīng)歷了從cassie到wenzel的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。2.C.DorrerandJ.Ruhe,SoftMatter,2009,5,51–61.【Somethoughtsonsuperhydrophobicwetting】一滴
6、水接觸疏水材料的表面會形成一個近乎完美的球形，即使是一個輕微的傾斜都足以使水滴滾落。根據(jù)Cassie的模型及公式的理論計算．提高空氣墊部分所占的比例將會增強膜表面的超疏水性能。液滴必須足夠的小以保證不出現(xiàn)顯著的重力變形，大小被認(rèn)為滿足直徑低于各自毛細(xì)管長度。毛細(xì)管長度被定義為，水的毛細(xì)管長度是2.7mm。應(yīng)用施加壓力，震動底物，應(yīng)用電壓，水滴蒸發(fā)實現(xiàn)水滴從卡西狀態(tài)向溫澤爾狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。所有這些方法都是導(dǎo)致液氣界面壓力的增加，因此也被稱為推動力過度。壓差源于系統(tǒng)的表面張力，以及重力等其他因素，壓差和半徑的關(guān)系又拉普拉斯方程：3.Z.Cerman,A.So
7、lga,B.F.Striffler,M.SpaethandW.Barthlott,Bioinspir.Biomimetics,2007,2,S126–134.【Thedreamofstayingclean:Lotusandbiomimeticsurfaces】Thedreamofstayingclean:Lotusandbiomimeticsurfaces：蓮花表面的超疏水涂層結(jié)構(gòu)，通過對于蓮花的研究總結(jié)起出疏水性的兩個重要的特點：1）低能量表面具有疏水特點2）顯著的表面結(jié)構(gòu)具有疏水性；關(guān)于第一點，和表面材料的化學(xué)性質(zhì)有很大關(guān)系，第二點，疏水性特點也
8、會由表面粗糙程度所決定。通過對蓮花和生物表面的研究，發(fā)現(xiàn)了很多自潔凈在現(xiàn)實中的應(yīng)用。自潔精玻璃就是其中之一，
