非常多的微纳米凸起。当水滴落在这些叶片上时,雨水只与这些凸起的尖端形成点接触, 其
表面黏附力非常的弱。因此水可以凝结成水珠,并在叶片表面随意滚动,同时可以带走表面
上的灰尘。荷叶等叶片正是利用这种微纳米凸起构造实现了自身的超疏水性能。
目前人们常常通过模仿叶片的构造,在所需器部件上加工出粗糙表面,从而使其具有超
疏水能力。随着技术和研究的发展,现在,在加工出粗糙表面的同时,我们也会在表面嫁接
一层具有低表面的物质膜,使材料的超疏水性能更加优越。然而,就目前而言,即便人们采
用了最高水平的技术和仪器, 还是很难仿制出像大自然中天然存在的超疏水叶片那样的精细
构造。
1.2.2 内容
我们将利用具有疏水性的植物叶片作为模板, 通过化学成分的变异及天然结
构的遗传,获得具有叶片表面构造的ZnO 超疏水陶瓷。本次实验中,我们选取的
是具有超疏水性能的荷叶和粽叶来作为模板,通过烧结、浸渍、二次烧结等一系
列步骤,在叶片表面形成一层人工的超疏水性薄膜。通过测试研究这种材料的疏
水性能, 希望得到我们所需的生物模板超疏水材料。 当然, 在探究过程初始阶段,
我们预想了一系列问题与措施(1)怎样的叶片作为模板:是否只要是疏水性叶
片都可以用来制备研究; (2)叶片的保存问题。是否随意搁置而不需特别处理。
(3)模板结构对材料疏水性能的影响。 (4)哪些单一变量需要分别来控制:不
同烧结温度、不同试剂浓度等等都会影响实验结果。
通过查阅文献, 并对样品简单进行测试后, 我们决定采用以下方案进行实验:
以超疏水性植物叶片为制备模板,先通过非氧化气氛保护烧结,得到具有叶片构
造的碳素陶瓷,碳素陶瓷再经过硝酸锌溶液的浸渍处理,并通过非氧化气氛保护
烧结,得到具有叶片构造的碳/氧化锌陶瓷,并用氟硅烷低表面能物质对其表面
进行修饰,从而获得叶片构造的碳/氧化锌超疏水陶瓷。
1.3 本课题研究意义
本次实验以超疏水叶片为模板,通过在其表面嫁接低表面能物质,经过一系
列烧结、浸渍、再次烧结等步骤,旨在得到具有更高性能的超疏水表面。通过测试研究材料的疏水性能,我们可以探索出模板结构对材料疏水性能的促进作用,
并揭示分级构造对材料疏水性能的影响等问题。 通过本研究可建立基于生物模板
思想的超疏水表面设计思路和体系,拓展生物结构遗态学;本课题为获得更加合
理的超疏水表面结构提供了依据和新思路, 对以后超疏水表面的制备和性能研究
有着深远的指导意义;同时,也为材料制备注入了新的技术。
应生产生活的需要,人们对超疏水陶瓷的研究在一步一步的深入中。疏水性
陶瓷在生产、生活中具有很大的应用发展前景。将超疏水陶瓷制备成可以自清洁
的玻璃,将其应用在飞机、轮船、汽车的挡风玻璃上,可以大幅度提高运输过程
的安全可靠性;将疏水陶瓷加以改善,制作成管道,可以大大减少污染物等的附
着,增加管道使用寿命;另外,还可以将该种材料应用于交通运输设备,尤其是
轮船类的外壳上,可以有效减少水的附着,降低运行阻力。
考虑到超疏水在实际生活中的广泛应用,科学家将眼光放得更加长远,在超
疏水的基础上进行了更深一步的研究,期待可以研究出超疏油材料。超疏油材料
可用于石油的分离, 这样可以大量减少原油的损失, 而且可以用于石油输送管道,
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