固—液—气扩散法制备超疏水表面

论文摘要

在自然界中,许多生物表面显示出特殊表面浸润性能。所谓的超疏水表面是指水接触角大于150°的表面。目前,已经报道了许多制备超疏水表面的方法,并展望了超疏水表面在自清洁、减反射增透膜、微流体等领域的潜在应用。但是,超疏水表面现有制备方法一般都工艺复杂和费用昂贵,限制了其实际应用。对此,发展简单方便的超疏水表面制备技术仍然是一项具有挑战性的研究课题。本文研究内容如下：1.综述了对自然界中超疏水现象的研究进展,以及在此基础上所发展的仿生超疏水表面的制备方法研究进展,并对超疏水表面的性质和一些潜在应用做出了归纳。2.本文以常见的普通玻璃为基底,探索了一种简单的一步制备超疏水涂层的固-液-气扩散方法。同时采用CA、TG-DSC、FT-IR、FE-SEM对制备的超疏水涂层进行表征,结果表明,制备的超疏水涂层是由无序排列的甲基硅氧烷聚合物纳米纤维构成,静态接触角测试大于160°。3.本文采用二次生长法制备了Silicalite-1沸石膜,重点研究了合成过程中各种合成参数对Silicalite-1沸石膜晶貌和性能的影响。并运用XRD, TG-DSC和FE-SEM对其进行了表征,结果表明,合成的纯硅沸石膜连续、致密的,性能优异。4.在所制备的Silicalite-1沸石膜表面进行疏水化处理,其静态水接触角可以达到160°,疏水性能优异。同时对超疏水涂层耐酸碱性和热稳定性进行了初步的研究。结果表明,制备的超疏水涂层具有很好的耐酸碱性和热稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 自然界中的超疏水表面
• §1.2 表面浸润性的理论背景
• 1.2.1 固体表面浸润性的表征方法
• 1.2.2 固体表面浸润性的影响因素
• §1.3 超疏水表面的制备方法
• 1.3.1 异相成核法
• 1.3.2 等离子体处理法
• 1.3.3 刻蚀法
• 1.3.4 沉积法
• 1.3.5 模板法
• 1.3.6 溶胶凝胶法
• 1.3.7 电化学法
• 1.3.8 层层组装法
• 1.3.9 纳米颗粒法
• 1.3.10 其他方法
• §1.4 超疏水表面的应用前景
• 1.4.1 透明和减反射超疏水涂层
• 1.4.2 结构颜色
• 1.4.3 流体减阻
• 1.4.4 生物表面
• 1.4.5 抗生物污损
• 1.4.6 防腐蚀
• 1.4.7 电池和燃料电池应用
• 1.4.8 电子设备的防潮涂层
• 1.4.9 超疏水织物
• 1.4.10 油水分离
• 1.4.11 微凝结
• §1.5 超疏水表面研究中存在的问题及思考
• §1.6 本文研究的目的和意义
• 第二章 实验药品、设备及表征方法
• §2.1 实验药品与设备
• §2.2 实验测试表征方法
• 2.2.1 接触角测量（CA）
• 2.2.2 扫描电子显微镜（FE-SEM）
• 2.2.3 红外光谱仪测量（FT-IR Spectrometer）
• 2.2.4 热重分析（TG-DSC）
• 2.2.5 粉末X射线衍射分析（XRD）
• 第三章 玻璃表面超疏水涂层的制备
• §3.1 引言
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 玻璃表面制备超疏水涂层
• §3.3 结果与讨论
• 3.3.1 超疏水表面测试原理
• 3.3.2 反应原料浓度对超疏水表面的影响
• 3.3.3 反应时间对超疏水表面的影响
• 3.3.4 浓盐酸体积对超疏水表面的影响
• 3.3.5 MTES制备超疏水表面
• 3.3.6 红外分析
• 3.3.7 热重分析
• §3.4 本章小结
• 第四章 纯硅沸石膜的制备与表征
• §4.1 引言
• §4.2 实验部分
• 4.2.1 铝片表面的预处理
• 4.2.2 Silicalite-1沸石小晶种的制备
• 4.2.3 基底引入Silicalite-1沸石小晶种
• 4.2.4 Silicalite-1沸石膜的制备
• §4.3 结果与讨论
• 4.3.1 合成时间对Silicalite-1沸石膜的影响
• 4.3.2 合成温度对Silicalite-1沸石膜的影响
• 4.3.3 拉膜次数对Silicalite-1沸石膜的影响
• 4.3.4 合成液配比对Silicalite-1沸石膜的影响
• 4.3.5 合成液搅拌时间对Silicalite-1沸石膜的影响
• 4.3.6 Silicalite-1沸石膜的热重和差热分析
• §4.4 本章小结
• 第五章 沸石表面超疏水涂层制备及超疏水涂层性质研究
• §5.1 前言
• §5.2 实验部分
• 5.2.1 沸石表面超疏水涂层制备实验
• 5.2.2 超疏水涂层的性能研究实验
• §5.3 结果与讨论
• 5.3.1 沸石表面超疏水涂层结果表征
• 5.3.2 超疏水涂层耐酸碱性研究
• 5.3.3 超疏水涂层热稳定性研究
• §5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录