超疏水材料及其應(yīng)用.doc

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1、超疏水材料及其應(yīng)用落在荷葉上的雨滴形成水珠順著葉面緩緩滾動而落下，這種抗水性稱為荷葉效應(yīng)。這是由于荷葉表面的疏水層呈現(xiàn)納米級的凹凸不平，減少了水珠與葉面的接觸面積，植物葉子表面具有的超疏水自清潔的特性，為構(gòu)建人工疏水表面及設(shè)計浸潤性可控的界面提供了靈感，引起了研究者的極大關(guān)注。一、超疏水材料的表面特征潤濕性是指液體與固體表面接觸時，液體可以漸漸滲入或附著在固體表面上，是固體表面重要特征之一，這種特征由固體表面化學(xué)組成及微觀結(jié)構(gòu)共同決定，接觸角和滾動角是評價固體表面潤濕性的重要參數(shù)，超疏水性表面具有防雪、防污染、抗氧

2、化及防止電流傳導(dǎo)等特性。植物葉子表面有許多叢生的放射狀為茸毛，該微茸毛尖端極易親水，入水后能瞬間鎖定水分子，使葉片表層到茸毛尖端之間形成了一薄層空氣膜，從而避免葉片與水直接接觸。Brthltt研究發(fā)現(xiàn)，這種微茸毛有乳突及臘狀物構(gòu)成，其為微米結(jié)構(gòu)。中科院研究員江雷研究發(fā)現(xiàn)，乳突為納米結(jié)構(gòu)，這種納米與微米相結(jié)合的雙微觀結(jié)構(gòu)正是引起表面防污自潔的根本原因。研究表明，具有較大接觸角和較小滾動角的超疏水性表面結(jié)構(gòu)為微米級及納米級結(jié)構(gòu)的雙微觀復(fù)合結(jié)構(gòu)，且這種結(jié)構(gòu)直接影響水滴的運動趨勢。超疏水表面的結(jié)構(gòu)通常采用兩種方法。一是在疏

3、水材料表面上構(gòu)建微觀結(jié)構(gòu)，二是在粗糙表面上修飾低表面能物質(zhì)，由于降低表面自由能在技術(shù)上容易實現(xiàn)，因此超疏水表面制備技術(shù)的關(guān)鍵在于構(gòu)建合適的表面微細結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，一報道的超疏水表面制備技術(shù)主要有溶膠—凝膠法、模板法、自組裝法及化學(xué)刻蝕法。二、在日常生活中的應(yīng)用空調(diào)夏天制冷時，換熱器上會產(chǎn)生大量冷凝水，需要專門的排水管排到室外，這不僅降低了空調(diào)的能效比，還容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，更為嚴重的會造成室內(nèi)的空氣濕度不斷減小，使人們生活、工作的環(huán)境惡化。同樣，冬天空調(diào)制熱時，室外機換熱器會結(jié)霜，為了除霜不得不經(jīng)常停掉空調(diào)，這不僅浪費電

4、能不利于制熱，還容易出現(xiàn)各種故障。東南大學(xué)化工系陳志明教授研究發(fā)現(xiàn)，空調(diào)換熱器的表面用超疏水材料處理后，不僅能避免上述問題的出現(xiàn)，還能明顯降低空調(diào)器的噪聲，延長空調(diào)器的使用壽命，且可節(jié)約空調(diào)器的設(shè)計成本。經(jīng)過工業(yè)涂覆驗證，其各項性能指標均達到了國際水平，可代替進口產(chǎn)品。