氧化铁/氧化锌超疏水复合材料的制备及其光催化性能

A facile approach was developed to construct Fe₂O₃-modified ZnO micro/nanostructures with excellent superhydrophobicity and photocatalytic activities. The effects of stearic acid (SA) and Fe₂O₃ on the morphological characteristics, water contact angle (WCA), and photocatalytic degradation were investigated. Superhydrophobicity results showed that WCA increased from 144° ± 2° to 154° ± 2° when the weight of SA increased from 5 to 20 mg because of the formation of a hierarchical or rough structure. Furthermore, Fe₂O₃-modified ZnO micro/nanostructure surfaces before and after SA treatment (20 mg) were chosen to evaluate the photodegradation of methylene blue (MB) dye under the support of visible light. MB degraded after 80 min of irradiation, and its photodegradation efficiencies were 91.5% at the superhydrophobic state and 92% at the hydrophilic state. This improvement in photocatalytic activity at both states might be attributed to an increase in surface area and improvement in charge carrier separation.     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

木材仿生趋磁性及其超疏水性能

 室温条件下,利用含Fe³⁺和Fe²⁺盐为前体的化学共沉淀法,成功地在木材表面上附着纳米磁性γ-Fe₂O₃颗粒,并经过进一步化学改性后得到超疏水性材料。利用SEM、XRD、VSM及FT-IR等分析技术对样品进行了表征分析。结果显示,磁性粒子的形状类似颗粒状,并均匀地附在木材表面;γ-Fe₂O₃纳米粒子通过氢键作用与木材表面的羟基相互键合而成功附着在木材表面,并且具有良好的晶型,且磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒显示出良好的超顺磁性,经过改性的磁化材料具备很好的超疏水性。     

超疏水性织物的构建及其多功能性

 介绍了Young's、Wenzel、Cassie-Baxter模型等研究疏水性表面的基本理论,总结了宏观结构、微观结构、微观性能、毛细效应、化学组成等影响织物润湿性能的因素,综述了溶胶-凝胶法、层层自组装法、化学气相沉积法、化学刻蚀法、电纺丝法、聚合物成膜法、相分离法、辐射接枝法等超疏水织物表面的制备方法,预示了织物未来发展方向应为抗菌性、阻燃性、油水分离、超双疏、抗紫外性等多功能性研究,提出了目前超疏水性织物研究瓶颈及拟解决办法,展望了超疏水性织物的未来应用前景。     

RAFT聚合制备两亲性嵌段共聚物及其应用研究

研究用两亲性嵌段共聚物和纳米二氧化硅制备超疏水表面.采用可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT)合成了两亲性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸叔丁酯-b-聚(4-乙烯基吡啶),用红外光谱,核磁共振,凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征,将嵌段共聚物接枝到纳米二氧化硅上,形成一个有机无机杂化材料,通过调节pH值来控制杂化材料在水中的聚集行为,构筑了微纳双重结构的粗糙表面.该表面为超疏水表面,对水接触角达151°,滚动角5°.扫描电镜分析表面形貌表明:具有微纳双重结构的类似荷叶表面是形成超疏水的根本原因.     

蚊子复眼的防雾原理

蚊子复眼具有超疏水性和防雾功能,主要归功于蚊子复眼具有特殊的微、纳米分级结构。建立了复眼的微、纳米分级结构模型;并从界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181 k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态,并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。     

离子液体在超疏水银膜表面的电润湿性能

利用银镜反应在玻璃基底上制备了粗糙银膜,组装烷基硫醇后得到超疏水银膜.研究了［Emim］［BF4］、［Bmim］［BF4］、［Hmim］［BF4］、［Hmim］［Br］和［Hmim］［OTf］等一系列离子液体和不同浓度KCl水溶液在超疏水银膜表面的电润湿性能,分析了离子液体中离子体积、离子液体液滴大小,以及超疏水表面组装层的分子结构对其电润湿性能的影响.结果表明,离子液体的电润湿性能与离子体积和电荷偏离有关,与液滴体积无关,相似电导率的离子液体与KCl水溶液具有相似的电润湿性.     

具有自清洁性质铜网的制备与表征

采用简单的化学镀方法在铜网表面镀上了一层谷穗状的微-纳米银涂层,然后通过硬脂酸改性得到了具有自清洁性能的超疏水铜网.采用X射线粉末衍射(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDX)分析镀层的化学成分,扫描电子显微镜(SEM)观测铜网的表面形貌,接触角测量仪(OCA)测量铜网的水接触角.研究了镀膜时间对铜网表面形貌和水接触角的影响,通过参数优化成功制得了水接触角为154.5°,滚动角为3°的超疏水铜网,并对该铜网的自清洁性能进行了测试.     

超疏水性织物的制备及其在油品回收领域的潜能

 超疏水性材料因其广阔的应用前景而备受瞩目。本研究采用一种简单可行、成本低廉的方式,同时赋予织物超疏水性能、热稳定性能及抗紫外线性能。结果表明,处理后的织物表面与水的接触角可达（151.5±2）°,紫外光透过率低于2%。经热重分析仪分析发现,该织物的热稳定性能亦得到明显提升。值得注意的是,该织物在油品回收领域展现了十分突出的潜能,可以有效地从水油污物中回收油品。