水相中特殊浸润性表面气泡粘附行为研究

admin · 发表于 2022-9-13 22:00:17

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超疏水材料由于其在减阻和液体无损传输等领域有着广泛的应用前景，因而研究水相中超疏水材料表面的气泡粘附行为日益引起科学家的兴趣。材料表面的形貌和化学组成对材料的超疏水性起着决定性作用，同时也是研究气泡在其表面粘附的重要理论基础，本文从表面微观形貌和化学组成出发，通过不同的方法构筑了超疏水性材料并研究了气泡在其表面的粘附行为。主要创新性结果如下：1. 研究了玫瑰花花瓣微观结构与水滴粘附性质的关系。结果表明：在玫瑰花的微纳米复合结构中微米结构主要影响玫瑰花花瓣的超疏水性，而纳米结构则是导致玫瑰花花瓣具有高粘附力的关键原因。2. 采用微纳米刻印法仿生制备了超疏水性PDMS材料，并对其表面进行了化学修饰及亲疏水性和粘附性能测试。二次复形得到的PDMS具有超疏水性，但是无法粘附气泡，经过化学修饰之后的复形的PDMS可以在水相中粘附气泡。结果表明：表面化学组成在气泡的粘附过程中起着重要作用。3. 采用微相分离法制备了超疏水性聚丙烯材料。采高速摄像机观察了水相中气泡在其表面的粘附行为，同时利用高敏感性微电力学天平测试了气泡在其表面粘附力的大小。结果表明：20℃下制备的聚丙烯表面粗糙且存在大量空隙，空隙之间彼此联通，气泡在其表面呈现铺展状态；100℃下制备的聚丙烯表面相对光滑且存在数量有限的孔洞，孔洞之间彼此孤立，气泡在其表面呈现半球状粘附。4. 采用共溶剂法将温敏型高聚物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAMM)与聚丙烯混溶后采用微相分离法制备了具有温度响应性的超疏水材料。利用高敏感性微电力学天平测试了气泡在其表面粘附与温度之间的关系。研究表明：在20℃时材料表面呈现疏水状态，表面对气泡的粘附力仅为17μN ，在45℃时材料表面呈现超疏水状态，表面对气泡的粘附力为130μN。关键词：超疏水，粘附力，材料表面，水相，气泡

水相中特殊浸润性表面气泡粘附行为研究

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