创新超疏水微结构的物性与加工方法的研究(PPT22张)课件

1、五屆海峽兩岸機械工程技術交流會創新超疏水微結構的物性與加工方法的研究成功大學機械系李森墉教授(創意工程;工程分析;固力與振動)Tel:886-6-2757575ext.62150E-mail:.tw2012/7/27於宁夏銀川蓮花：出淤泥而不染，濯清漣而不妖語出宋朝周敦頤愛蓮說- 蓮花具自潔能力蓮花效應(Lotus Effect) 一詞是在1997年由德國植物學家Barthlott與Neinhuis研究蓮葉表面現象時所創造出的詞語。 (一) 簡介蓮花效應(Lotus Effect)-1/2-4-蓮花效應(Lotus Effect)-2/21.水珠在蓮葉表面上

2、形成如球狀的高接觸角(Contact Angle) 2.表面稍微傾斜，可讓水珠滾動並帶走表面髒污 -5-(二)蓮花結構(super-hydrophobic structures)表面具有5-15 mm大小的突柱狀(Pillar), 約60nm毫 毛之表皮細胞 (Epidermal Cell) 2. 表面上覆蓋一層約100 nm的蠟質結晶(Wax Crystal) -6-具類蓮花結構之其他生物約200種植物之樹葉: dahlia, rose, tulips, iris, asphodels, drosera, eucalyptus and gingko biloba. 動物: water str

3、ider legs, butterfly wings, duck feathers, cicadas. -7-(三)蓮花效應的特色1. 防水2. 具自潔能力3. 固體與液體間為滑動邊界-8-(四) 蓮花效應之產業應用1. 太陽能熱水器、太陽能發電面板(-自潔)2. 高樓大廈之表面/玻璃惟幕(-自潔)3. 古蹟維護、家庭衛浴設備(-防水/自潔)4. 高山防結冰結構: 纜車、輸配電塔、建築(-防水)5. 機翼防結冰結構-飛航安全(-防水)6.醫院/大廈之通風管路(-自潔)7.低(水、空氣)阻力結構: 泳衣、防水衣、提高機翼 昇力、降低飛機失速(-滑動邊界)8.葉克膜 (ECMO)/洗腎機(-滑動邊

4、界)9. 集水膜 -9-(五) 發展現 況(產業界與學術界)-1/2目前研究方法基於仿生(biomimicry)的概念化學方式: 改變表面性質 析出、塗佈奈米顆粒物理方式: 改變表面粗糙度 微機電製程: 蝕刻(Etching)、 微影技術(Lithography) 、轉印-10-發展現 況(產業界與學術界)-2/2仿生研究方法的錯失(1)無法量產：(量產微結構主要方法是微轉印) a. 無法量產納米毫毛 b. 轉印微米凸狀結構時不易(air) c. 在轉印製造過程 結構易產生破壞。 (2) 結構強度弱，施工性不足(3) 工程上使用條件與 大自然者不同-11-(六) 研究方向與突破-(1/4)創新

5、的反自然蓮花結構-12-接觸角 (Contact Angle)液體和固體接觸的地方形成一個角度，靜態接觸角定義為液滴在固體表面上濕潤所呈現的角度，並可表示液滴於該表面的濕潤狀態。水的表面張力為72 mN/m，其值代表為LV液氣間界面之表面張力。前進角與後退角(Advancing and receding contact angle)：滑動角模具製造方法飛秒雷射加工機械加工(V-cut)微機電製程樣本製造實驗樣本製作成型：水滴撞擊材料表面之動態量測實驗 水滴約5 L大小，使水滴自由落下至表面，此時立刻開啟拍攝儀器，即可觀測水滴撞擊表面瞬間的變化。研究方向與突破-(2/4) 實驗結果(1/4)尺寸

6、符號(deg)前進角ACA(deg)後退角RCA(deg)遲滯值Lotus大於140143.900.96138.591.905.312.86Lotus_crackedx137.412.5124.86112.552.51PDMS116.6 116.56 1.0280.96 1.7235.56 2.74165.4 164.71 2.17155.32 1.409.39 3.57169.33 168.50 0.47163.13 0.685.37 1.15-13-研究方向與突破-(3/4) 實驗結果(2/4)水滴反彈情形0 ms9.8 ms57.4 ms69.6 ms-14-研究方向與突破-(4/4)

7、實驗結果(3/4)3.8 ms5.8 ms6.8 ms10.2 ms14.6 ms水滴撞擊傾斜之試片材料表面水滴於具微結構表面傾斜30於14cm高處落下之反彈情形太陽光模擬I -V量測系統1. 採用（2 cm * 2 cm）之0.5 V單晶太陽能模組（達逸光電有限公司），如圖所示 (樣品厚度：2mm)-15-太陽光模擬I -V量測實驗結果(4/4)(各實驗試片之最大輸出功率 - Pmax）結論1. 一創新微米結構具奈微米結構(蓮花結 構)的超疏水性與自潔能力2. 可微轉印技術量產3. 結構強度高且耐高溫、耐刮傷4. 模具結構強度高而耐用5. 可製成貼紙，施工性佳6. 具工程與醫學應用價值-15

8、-Thank you for your attention!1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力。2、时间是最公平的，活一天就拥有24小时，差别只是珍惜。你若不相信努力和时光，时光一定第一个辜负你。有梦想就立刻行动，因为现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天。3、无论正在经历什么，都请不要轻言放弃，因为从来没有一种坚持会被辜负。谁的人生不是荆棘前行，生活从来不会一蹴而就，也不会永远安稳，只要努力，就能做独一无二平凡可贵的自己。4、努

9、力本就是年轻人应有的状态，是件充实且美好的事，可一旦有了表演的成分，就会显得廉价，努力，不该是为了朋友圈多获得几个赞，不该是每次长篇赘述后的自我感动，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不过是：但行好事，莫问前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力却没能实现的梦想，爱了很久却没能在一起的人，活得用力却平淡寂寞的青春，遗憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔软的心智、让我们懂得累积时间的力量；那些孤独沉寂的时光，让我们学会守候内心的平和与坚定。那些脆弱的不完美，都会在努力和坚持下，改变模样。6、人生中总会有一段艰难的路，需要自己独自走完，没人帮助，没人陪伴，不必畏惧，昂头走过去就是了，经历所有的挫折

10、与磨难，你会发现，自己远比想象中要强大得多。多走弯路，才会找到捷径，经历也是人生，修炼一颗强大的内心，做更好的自己！7、“一定要成功”这种内在的推动力是我们生命中最神奇最有趣的东西。一个人要做成大事，绝不能缺少这种力量，因为这种力量能够驱动人不停地提高自己的能力。一个人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，最清晰的脚印，往往印在最泥泞的路上，所以，别畏惧暂时的困顿，即使无人鼓掌，也要全情投入，优雅坚持。真正改变命运的，并不是等来的机遇，而是我们的态度。9、这世上没有所谓的天才，也没有不劳而获的回报，你所看到的每个光鲜人物，其背后都付出了令人震惊的努力。请相信，你的潜力

11、还远远没有爆发出来，不要给自己的人生设限，你自以为的极限，只是别人的起点。写给渴望突破瓶颈、实现快速跨越的你。10、生活中，有人给予帮助，那是幸运，没人给予帮助，那是命运。我们要学会在幸运青睐自己的时候学会感恩，在命运磨练自己的时候学会坚韧。这既是对自己的尊重，也是对自己的负责。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别

12、人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默