疏水材料超疏水学习教案

1、会计学1疏水材料疏水材料(cilio)超疏水超疏水第一页，共56页。Wettability is a fundamental property of material surfaces第1页/共56页第二页，共56页。v Water contact angle (WCA) larger than 150 and extremely low WCA hysteresis or sliding angle less than 10.第2页/共56页第三页，共56页。第3页/共56页第四页，共56页。LOGO第4页/共56页第五页，共56页。LOGOsoysauce第5页/共56页第六页，共56页。

2、LOGO第6页/共56页第七页，共56页。第7页/共56页第八页，共56页。第8页/共56页第九页，共56页。第9页/共56页第十页，共56页。LOGOvThe undesirable accumulation of microorganisms, plants, and animals on artificial surfaces immersed in sea water.vHigh frictional resistance and fuel consumption, due to generated roughness,vDeterioration of the coating so

3、that corrosion, discolouration, and alteration of the electrical conductivity of the material are favoured.第10页/共56页第十一页，共56页。v Low surface energy coatingfor mitigating marine biological foulingv Antifouling coating第11页/共56页第十二页，共56页。Drag reduction第12页/共56页第十三页，共56页。第13页/共56页第十四页，共56页。第14页/共56页第十五页，

4、共56页。Antifrost第15页/共56页第十六页，共56页。LOGO第16页/共56页第十七页，共56页。局部局部(jb)放大放大Oilwater separation第17页/共56页第十八页，共56页。Supperrepellent material in nature第18页/共56页第十九页，共56页。LOGO出淤泥而不染，出淤泥而不染，濯清涟而不妖。濯清涟而不妖。-宋宋.周敦颐周敦颐爱莲说爱莲说第19页/共56页第二十页，共56页。 超疏水的荷叶和表面结构（超疏水的荷叶和表面结构（a)a)球形的水滴滴在荷叶表面（球形的水滴滴在荷叶表面（b)b)荷叶表面大荷叶表面大面积的微结构（

5、面积的微结构（c)c)荷叶表面单个乳突（荷叶表面单个乳突（d d）荷叶表面的纳米结构）荷叶表面的纳米结构Lotus effect第20页/共56页第二十一页，共56页。第21页/共56页第二十二页，共56页。LOGO第22页/共56页第二十三页，共56页。第23页/共56页第二十四页，共56页。WettabilityCassie modelWenzel modelYoungs equation第24页/共56页第二十五页，共56页。Interfacial tension: SV 、 SL 、 LV Yongs equation第25页/共56页第二十六页，共56页。第26页/共56页第二十七页

6、，共56页。Hydrophilic groups: OH、CHO、 COOH、NH2Hydrophobic groups： CnH2n+1、 CH=CH2、 C6H5、X、NO2 CF3第27页/共56页第二十八页，共56页。第28页/共56页第二十九页，共56页。第29页/共56页第三十页，共56页。v For smooth, flat, uniform solid surface, the highest contact angle is only 119。第30页/共56页第三十一页，共56页。Real solid surface with concave-convex structur

7、eWenzel modelCassie model第31页/共56页第三十二页，共56页。Cos*= 1Real contact areaApparent contact arreaLVSLSV ) -r(=r COS Wenzel model：第32页/共56页第三十三页，共56页。Cos*=LVSLSV ) -r(=r COS Providing =110，if， * will be larger than 150Wenzel model第33页/共56页第三十四页，共56页。Cassie model第34页/共56页第三十五页，共56页。Cos= fcos+(1-f)cos180 = f

8、cos+f-1Area fraction f=a/(a+b)lets assume that =110，if f is less than 0.2, will be larger than 150.Cassie modelProviding CA between liqiud and air is 180第35页/共56页第三十六页，共56页。第36页/共56页第三十七页，共56页。第37页/共56页第三十八页，共56页。LOGODirt第38页/共56页第三十九页，共56页。第39页/共56页第四十页，共56页。Roughening a hydrophobic materialFabrica

9、tionModifying a rough surfaces chemical components第40页/共56页第四十一页，共56页。LOGOTingyi“Leo”Liu,etal.,Science, vol. 346, pp.1096-1100, 2014. 第41页/共56页第四十二页，共56页。第42页/共56页第四十三页，共56页。第43页/共56页第四十四页，共56页。利用射频等离子体刻蚀法在不同刻蚀时间利用射频等离子体刻蚀法在不同刻蚀时间(shjin)得到的聚丙烯扫描电子形貌图得到的聚丙烯扫描电子形貌图: ( a) 0 min, ( b) 30 min, ( c) 60 mi

10、n, ( d) 90 min,( e) 120 min, ( f) 180 min第44页/共56页第四十五页，共56页。氧等离子体氧等离子体(dnglzt)处理后的超疏水处理后的超疏水 PS纳米珠阵列表面纳米珠阵列表面第45页/共56页第四十六页，共56页。LOGO第46页/共56页第四十七页，共56页。LOGO 江雷等利用化学气相沉积法江雷等利用化学气相沉积法(CVD)在石英基底上制备了各种图案在石英基底上制备了各种图案结构的阵列碳纳米管膜结构的阵列碳纳米管膜, 结果表明结果表明, 水在这些水在这些(zhxi)膜表面的接触角膜表面的接触角都大于都大于 160, 滚动角都小于滚动角都小于5, 纳米结构与微米结构在表面的阶层纳米结构与微米结构在表面的阶层排列被认为是产生这种高接触角、低滚动角的原因。排列被认为是产生这种高接触角、低滚动角的原因。第47页/共56页第四十八页，共56页。LOGO第48页/共56页第四十九页，共56页。prepared by electroplate copper or nickel nanopilla