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SiO2基超疏水功能梯度涂层的制备、结构及性能研究开题报告

 2021-02-25 01:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

超疏水界面功能材料是一种具有特殊浸润性的材料。对于超疏水材料,水滴呈现良好的球形几何形貌因此无法润湿其表面。其中,在某些超疏水界面,水滴在不浸润表面的同时,还可以自由滚动,并能够带走表面的灰尘等固体杂质,达到自清洁的效果,这种效应称为荷叶效应。科学家发现,大自然中存在着大量具有超疏水性能的生物体结构,除了荷叶,还有水稻,西瓜叶,蝴蝶翅膀,苍蝇的复眼,水黾的腿部,壁虎的脚,鸟类的羽毛等。通过对这些生物体界面的微观观察和表面分析,研究人员找到了形成这类界面所必须具备的条件:第一,微观几何形貌具有较高的表面粗糙度;第二,具有较低的表面自由能。超疏水材料特殊的浸润性使其在抗腐蚀、防雾、油水分离、自清洁等很多方面有较强的应用价值。

超疏水性是固体材料的重要表面特性之一,是一种广泛存在于自然界的表面现象。衡量超疏水性最基本的物理参数是液体在固体表面上的接触角,通常认为接触角小于10°时,液体完全浸润固体表面,此类固体表面为超亲水表面,接触角大于150°时,液体很难浸润固体表面,此类固体表面为超疏水表面。因此,表面的超疏水性主要体现在表面对液体的极端润湿或极端排斥作用。

基于自然界荷叶、水黾腿、蝴蝶翅膀以及蚊子复眼等超疏水表面的启示,仿生构建超疏水表面成为了近年来表界面领域的一个重要研究方向。通过不断地向自然界学习,至今,研究者们以无机物、金属、高分子材料等为原料,制备出多种超疏水材料。江雷等通过多孔氧化铝模板制备了聚丙烯腈纳米纤维,接触角高达 173.8°;冯琳等用聚乙烯醇(pva)通过模板挤压法制备了超疏水表面,接触角可达 171.2°;yao等通过化学气相沉积法制备了分层结构的纳米棒,上层是由纳米片和纳米线构成的网状结构,下层是列阵纳米棒,该表面具有双层粗糙结构,具有超疏水特性;shang h m 等研究了使用不同有机硅通过溶胶凝胶法合成的凝胶的性能,将凝胶涂在载玻片上,并用氟硅烷修饰后,发现以正硅酸乙酯( teos)为前驱体的一组涂成的薄膜,不仅具有超疏水性能,同时能够提高载玻片的透光性,降低对光的反射率。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:采用sio2气凝胶为基体材料,利用聚氨酯和sio2纳米粒子对其改性,制备功能梯度超疏水涂层;

材料表征:对sio2基超疏水功能梯度涂层进行结构表征和性能测试,采用接触角测试仪、fe-sem、傅里叶红外分析仪、三维轮廓仪等测试技术对超疏水涂层接触角、微观结构、成分、表面粗糙度等性能进行测试。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备sio2基超疏水功能梯度涂层,通过测试分析对方案及时进行优化改进。

第7-10周:采用接触角测试仪、fe-sem、傅里叶红外分析仪、三维轮廓仪等测试技术对超疏水涂层接触角、微观结构、成分、表面粗糙度等性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)



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