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苏州纳米所在仿生超疏水纳米结构的制备及表面

  苏州纳米结构仿生超疏水纳米结构的制备及表面附着力控制研究新进展

  纳米多孔结构示意图控制超疏水表面的粘度从高到低的变化:a,毛细管力的示意图,当水和喷嘴分离时,三相界面液体表面弯曲会产生毛细力,力的方向总是指向凹面的曲面; b,纳米多孔阵列表面高粘度示意图; c,纳米管阵列表面可控粘度图; d,\\ n \\ n超疏水火山石三维纳米多孔结构及其极低的粘度图。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米科学与生物分子研究所高雪峰博士在国家自然科学基金和中国科学院特种基金资助下,与厦门大学,在纳米结构表面附着力的设计,制备和控制方面取得了新的进展,这些研究成果最近已发表在Advanced Materials(Advanced Materials,2009,21; 3799-近年来,随着纳米技术的发展,研究人员利用疏水性材料构建微纳结构或微纳结构表面改性的低表面能化学材料,可以赋予表面超疏水性(水接触角较大虽然微纳米结构可以大大增强与水滴的表面接触角,但不一定消除水的粘度。一方面,某些粘滞力控制的超疏水表面在特定的领域发挥作用,并作为微小液滴的非破坏性运输的“机器人”另一方面,非粘性超疏水表面显示出优异的性能,用于材料表面的自清洁和减阻。显然,纳米结构和表面附着调控的制备已经成为超疏水材料研究领域的热门话题。基于表面粗糙度增强表面疏水性和毛细作用力产生附着力的原理,设计并制备了三种超疏水性二氧化钛纳米多孔结构:纳米孔阵列,纳米管阵列和类火山岩纳米结构。结果表明,超疏水多孔纳米结构的表面附着力受下列因素控制:(1)纳米结构的几何形态以固液接触模式(“表面接触”,“线接触”,“点接触”)在微观尺度上控制范德华吸引力; (2)毛细孔与开孔之比,任何可被液气界面封闭的孔称为毛细孔,在毛细管长度的调节下可实现微尺度毛细管力的大小和密度在封闭气体体积的液固分离和负压调节的大小之前实现。对于超疏水纳米孔阵列,纳米管阵列和火山样纳米结构,它们与水的粘附性从高到低不变,而不改变纳米结构的化学成分。外观上可以实现表面附着力的调节,水滴从表面牢固粘附到即时滚动可控。研究结果有助于了解超疏水表面吸附机理,设计新型应用型超疏水纳米材料。点击

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