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水環境表面張力改變對超疏水表面水下浸潤性的影響
來源：張浩 瀏覽 1230 次 發布時間:2022-11-30
【摘要】：超疏水表面在工農業生產和日常生活中都有著廣闊的應用前景，超疏水表面的構建及其水下浸潤機理研究在水下防生物粘附、水下減阻、水下油污處理等領域具有重要的理論意義。本論文在課題組以往的超疏水表面水下滯留空氣層穩定性等方面的研究基礎上，開展了水環境表面張力改變對超疏水表面水下浸潤性的影響的研究。
其主要內容如下:
1.采用相分離方法，選用低表面能的甲基三氯硅烷及全氟癸基三氯硅烷為單體，通過調節反應體系的含水量，在玻璃基底上成功構建納米粗糙結構，兩種納米粗糙結構表面與水和油的接觸角分別達到150°/0°和167°/150°，表現出超疏水/超親油以及超疏水/超疏油性。研究認為，與水接觸時低表面能化學組分及表面粗糙納米結是產生超疏水/超親油及超疏水/超疏油性的主要原因。
2.通過調節水和乙醇的比例改變了水環境的表面張力，研究水環境表面張力的改變對兩種超疏水表面(超疏水/超親油以及超疏水/超疏油)水下浸潤性的影響。隨著水環境表面張力降低，超疏水/超親油表面的水下與油的接觸角由0°變為168°；而超疏水/超疏油表面的水下與油的接觸角由0°變為121°。研究認為，隨著水環境表面張力降低，超疏水/超親油表面水下滯留空氣層將逐漸被水環境所取代，空氣層的連續性遭到破壞，間斷的空氣層間的水阻礙了油滴在氣/液界面上的擴散，表面與油的接觸角增大；隨著水環境表面張力降低，超疏水/超疏油表面的粗糙結構滯留的空氣層幾乎不變，水下表面保持著連續的空氣層，油滴實際在表面所形成的氣/液界面上鋪展，這種情況可看做空氣中油滴在水面上鋪展，隨著水環境表面張力降低，空氣中油滴在水表面上由平鋪逐漸變為球狀。