从自然到仿生的超疏水纳米界面材料课件

从自然到仿生的超疏水

纳米界面材料

学生：张辉导师：包信和SeminarⅠ

2005.5.11从自然到仿生的超疏水

纳米界面材料

学生：张辉S1接触角（contactangle）接触角（contactangle）2亲水与疏水

<90>90亲水疏水

>150°超疏水

亲水与疏水<90>90亲水疏水>1503a倾斜角Tiltingangle(TA)a倾斜角Tiltingangle(TA)410μmda10μme10μmcf200nmb1mm大自然中的现象

10μmda10μme10μmcf200nmb1mm大自然中5XuefengGaoetal.，LeiJiangNature2004vol432,36b侧视图俯视图XuefengGaoetal.，LeiJiangN6大自然中的现象大自然中的现象7Physics2002，31，483

Physics2002，31，4838Super-hydrophobicsurface

CA>150°and

TA<10°GasLiquidSolidAroughsurfacewithlowersurfaceenergySuper-hydrophobicsurface

CA>19Yang-TseChengetal.

,AppliedPhysicsLetters2005,86,144101Yang-TseChengetal.,Applie10纳米结构产生高接触角H.Lietal.

Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,1743

俯视图（161）侧视图阵列碳纳米管（ACNT）膜的SEM照片

纳米结构产生高接触角H.Lietal.Angew.11LinFengetal.，Angew.Chem.Int.Ed.2002,41(7),1221聚丙烯腈（

PAN）纳米纤维的侧面SEM图173.8LinFengetal.，Angew.Chem.12纳米结构与微米结构结合产生低滚动角LingFenetal.，

Advancedmaterials2002.14,1857类荷叶状ACNT膜纳米结构与微米结构结合产生低滚动角LingFeneta13Tiltinganglea<5a>30oo类荷叶状ACNT膜

紧密排列的ACNT膜

Tiltinganglea<5a>30oo类荷叶状14大自然中的现象大面积水稻叶表面的SEM

大自然中的现象大面积水稻叶表面的SEM15类水稻叶状ACNT膜SEM俯视图LingFenetal.，Advancedmaterials2002.14,1857类水稻叶状ACNT膜SEM俯视图LingFenetal16超亲水与超疏水之间的可逆转换

超疏水和超亲水是浸润性中的两个相反性质，看起来似乎是对立的，但是，通过光诱导或者热诱导结合表面化学修饰和表面粗糙化即可实现可逆开关作用。

超亲水与超疏水之间的可逆转换17ZnO-OH

UVXinjianFengetal.,J.Am.Chem.Soc.2004,

126,62.(Naturenews)

光诱导阵列排列的ZnO纳米棒薄膜超疏水和超亲水的转换ZnO-OHUVXinjianFengetal.,18001面的表面自由能较低；空气可以进入纳米棒之间的槽中电子空穴对，有些空穴对会与晶格氧反应，生成表面氧空位。水和氧气会在这些空位处发生竞争的解离吸附，容易吸附OH。001面的表面自由能较低；空气可以进入纳米棒之间的槽中19温度诱导高分子聚异丙基丙烯酰胺薄膜超疏水和亲水的转换TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed.2004,43，357

温度诱导高分子聚异丙基丙烯酰胺薄膜超疏水和亲水的转换Taol20谢谢大家!谢谢大家!21Water172

Oil163oo阵列碳纳米管（ACNT）膜表现出超双疏性质Water172oo阵列碳纳米管（ACNT）膜表现出22TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed.2004,43，357

TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed23光诱导超疏水