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接觸角在測量超疏水材料的應用——仿生篇

大家還記得之前小編給大家科普過的什么是超疏水材料嗎?超疏水材料是指材料表面與水的接觸角大于 150°而滾動角小于 10°的材料。

上一期我們說到用電鍍技術制備超疏水材料在交通運輸行業與機械儀器的應用,這期我們主要講采用模板法制備仿生超疏水的材料,應用在仿生材料行業上。

什么是仿生材料?
仿生材料:顧名思義就是指模仿生物的各種特點或特性而研制開發的材料。

一種常見的制備超疏水仿生材料方法,就是使用超疏水植物為天然制備模板,構筑材料表面類似植物葉表面的微觀結構,提高材料表面的粗糙度。所采用的材料本身為低表面能物質,無需使用含氟等化合物進行表面修飾。結合低表面能界面和天然超疏水材料的粗糙表面,可制備具有類似動植物表皮超疏水效果的材料,稱為模板法。常見的制備超疏水仿生材料方法,用接觸角儀可表征其接觸角度及潤濕效果。
如今,使用模板法制備超疏水材料的研究已經很廣泛。
楊曉華[1]?等人用采用模板法,以美人蕉葉為模板,仿美人蕉葉表面微觀結構制備(超)疏水聚合物材料。通過接觸角儀的測量超疏水表面接觸角均達到160.3°,該超疏水表面制備具有類似動植物表皮超疏水效果。
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美人蕉葉的超疏水照片


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仿生材料接觸角值(160.03°)

無獨有偶,向靜[4]等人用采用模板法,以荷葉為模板,在環氧樹脂基底上得到了荷葉仿生超疏水結構,該方法工藝流程簡單、制作成本低廉,可以實現微觀結構的快速復刻,通過接觸角儀的測量超疏水表面接觸角均達到151.5°。

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仿荷葉微米結構、仿荷葉微納復合材料和原始材料干荷葉的接觸角和滾動角比較

如今,仿生材料領域取得的累累碩果,正在改變因成本不斷上漲和原材料日益稀缺而陷入困境的相關行業,制備超疏水仿生材料離不開接觸角測量儀的表征。

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參考文獻:

[1]?楊曉華.仿美人蕉葉表面制備(超)疏水材料[D].南昌航空大學,2014.

[2]?從虔.?仿生多孔植物葉片超疏水表面制備與性能研究[D].大連理工大學,2016.

[3]?劉成寶,李敏佳,劉曉杰,陳志剛.超疏水材料的研究進展[J].蘇州科技大學學報(自然科學版),2018,35(04):1-8.

[4]向靜,王宏,朱恂,丁玉棟,廖強,陳蓉.荷葉表面的復刻及微納結構對疏水性能的影響[J].化工學報,2019,70(09):3545-3552.


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