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摘要在自然界长期的选择和进化过程里，许多生物形成了多文分级的精细结构，我们可以研究并模仿生物结构从而实现一种或数种功能目的。本研究以遗态方法，利用木材如柳桉和白松等植物作为生物模板，通过化学反应在植物表面涂覆一层单质银，将天然植物转变为生物态银材料。利用该银材料作为形状催化剂，用双氧水、氢氟酸溶液对单晶硅片进行化学腐蚀，从而获得具有植物表面微纳米构造的超疏水硅表面，再对得到的硅表面的微观结构、组成成分、疏水性能及其他物理性能进行观察分析，期望植物构造能赋予硅表面超疏水性能。31003
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毕业论文关键词 遗态方法, 银, 腐蚀, 单晶硅, 超疏水表面
Title Study and Preparation of the Biological State Super Hydrophobic Surface
Abstract After long-term selection and evolution of nature, many of the species forms the multidimensional and hierarchical structure. We can study and imitate biological structure in order to achieve some kinds of functions. This study utilizes morph genetic method and take wood such as lauan and pinus alba as biological templates. Then coat plant surface with a layer of metallic silver by chemical reactions, changing the natural plant into biological state silver materials. Using the silver material as shape catalyst and hydrogen peroxide, hydrofluoric acid solution as chemical corrosion on the surface of silicon wafer, so as to get the nanostructure of super hydrophobic silicon surfaces of plant. At last, observe and analyze surface microstructure, composition, hydrophobic properties and other physical properties of the silicon, expecting that plant structure can give silicon surface super hydrophobic property.
Keywords morph genetic method, silver, corrosion, silicon wafer, super hydrophobic surface
目次
1绪论1
1.1引言…1
1.2遗态方法概述…2
1.3超疏水表面的理论基础…2
1.4超疏水表面的应用…3
1.5超疏水表面制备方法4
1.6选题目的和研究意义5
2超疏水单晶硅制备和性能研究…7
2.1实验概述…7
2.2实验部分…7
2.3实验分析与讨论9
结论21
致谢22
参考文献23
1 绪论 1.1 引言 生物在亿万年的进化中，经历自然选择，形成了许多特殊的结构，这些结构有着人工材料无可比拟的优越性能 [1] 。近些年，研究表明：通过控制工艺，我们能够把天然植物中的有机组织，直接地转化为类似原有结构的新材料 [2] 。依靠自然界的生物模板法，我们可以制备出类似生物结构优异性能的新材料，在新型功能材料的设计和制备上提供了新的方法 [3] 。 自然界里部分植物叶片具有超疏水性，如粽叶、 玫瑰花瓣、水稻叶、花生叶、 荷叶等 [4-8] 。在这些叶片上的水珠，能够保持球形，在滚动过程中带走叶片上的尘土。观察这些叶片，其表面呈现出微纳米凸起的分级结构。灰尘和水落在叶片上的黏附作用力很弱。水由于表面张力的作用凝成水珠，并可以在叶片表面任意滚动。与此同时，叶面上还覆盖了一层蜡状物，表面能较低 [9] 。在蜡状物和分级构造的共同作用下， 叶片拥有了超疏水性以及自清洁功能 [10-14] 。 然而叶片上这些精密的构造都是自然界经过长期的选择形成的，无法人为制成。 在我们的生产生活当中，很多器件在粘上水气、灰尘或杂质后难以清理，导致器件功能无法发挥，若我们能让这些器件表面拥有超疏水性， 其便可以实现自清洁的功能。 目前，人们依靠在器件上机械加工出粗糙表面，再用低表面能物质去修饰粗糙表面；或在低表面能物质上直接加工出粗糙表面， 从而使其获得超疏水性表面 [15-22] 。 例如输油管道、大厦室外玻璃、下水管道、太阳能热水器和汽车玻璃等都可以由以上方法获得超疏水性能 [23-27] 。但是，上述的这些超疏水表面的粗糙构造都是纯粹的人工模仿，我们即便采用当前最先进的技术和设备， 依然难以仿制出荷叶等植物的精细构造， 从而难以进一步提高材料的疏水性能。 而在本研究中，自然界中很多植物的木质具有多孔性，如柳桉、白松等。我们采用遗态方法，直接利用白松作为形状催化剂模板， 经过特殊溶液浸渍处理， 通过植物本身结构的遗传和表面化学组分的沉积，用来催化腐蚀硅表面，并用低表面能的物质来修饰硅表面，进而得到微纳米凸起均匀分布的超疏水表面。
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