超疏水材料研究进展PPT.pptx

超疏水材料研究进展汇报人： 目录CONTENTS 研究背景一、二、光催化超疏水材料研究进展三、 超疏水材料研究展望四、 超疏水材料制备方法及其应用 1.超疏水的概念自然界中的超疏水现象 研究背景一、 表面的疏水性能通常用表面与水静态的接触角和动态的滚动角来描述超疏水的表面是指与水的接触角大于150，滚动角小于10的表面静态接触角越大滚动角越小疏水性越强接触角：固体表面液滴边缘处的角度滚动角：液滴在倾斜表面上刚好发生滚动时，前进接触角与后退接触角的差值 研究背景一、 2. 超疏水基本理论点击输入文字点击输入文字点击输入文字 研究背景一、 Youngs方程 Wenzel模型 Cassie模型材料表面的润湿性是由表面的化学组成以及微观几何结构共同决定的。通常以接触角表征液体对固体的浸润程度 Young方程——理想、平滑的固体表面Young Equationcos? =(γsg-γls )/ γlg Θ 90°，表现出亲水的性质，Θ 90°，表现出疏水的性质Young方程解释了接触角和表面能的关系式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界面张力，N/m 研究背景一、 cos?W =rcos?e 式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面积的比值，λ≥1Cassie模型Wenzel 模型cos?c =f1cos?1 + f2cos?2 将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别为复合表面中固相与气相的表面积分数，%；θ1和θ2分别为它们的接触角当固体表面疏水时，增大粗糙度会增强表面疏水性 研究背景一、 3.超疏水表面的制备固体表面的浸润性 ：主要与固体表面的自由能以及表面的粗糙结构有关制备原理用低表面能的物质修饰粗糙表面在低表面能材料表面构造粗糙结构 研究背景一、 二、超疏水材料制备方法及其应用模板法电纺丝法溶胶-凝胶法刻蚀法12534......1.超疏水材料制备方法 二、超疏水材料制备方法及其应用模板法 模板法即模板合成法就是将具有纳米结构、形状容易控制、价廉易得的物质作为模板，通过物理或化学的方法将相关材料沉积到模板的孔中或表面而后移去模板，得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料的过程。模板法是合成纳米复合材料的一种重要方法，也是纳米材料研究中应用最广泛的方法，特别是制备性能特异的纳米材料，模板法可以根据合成材料的性能要求以及形貌来设计模板的材料和结构，来满足实际的需要Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结构的超疏水表面， 在聚二甲基硅氧烷表面进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板， 再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构类似的凸模板， 在扫描电镜下看到了具有粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性能。 二、超疏水材料制备方法及其应用电纺丝法静电纺丝是生产具有微米级和纳米级直径的连续纤维的通用技术。该技术可广泛应用于从球形到纤维的聚合物薄膜的沉积。这种方法也可以应用于纳米粒子、金属和陶瓷。此外，它被认为是制备超疏水表面的有效技术，因为它提高了表面粗糙度。将羧基化碳纳米管掺杂PVDF(聚偏氟乙烯)溶液电纺制备超疏水纳米纤维膜Colloid Surface A. 2021, 508, 125342 二、超疏水材料制备方法及其应用溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法用含高化学活性组分的化合物例如烷氧基金属或金属醇盐等作前驱体， 将前驱体水解形成溶胶后进行缩合反应以制备凝胶，最后将凝胶进行干燥从而获得超疏水结构的表面。 通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自清洁效果。Michele Manca,et al,Durable Superhydrophobic and Antireflective Surfaces by Trimethylsilanized Silica Nanoparticles-Based Sol-Gel Processing，Langmuir 2009, 25(11),6357–6362 二、超