疏水材料的研究和应用论文

纳米技术在中国的发展，我们不得不承认，大部分还停留在科研的阶段，极少部分可以商业化，产业化。2017年，北京举办的中国国际纳米科学技术会议上，中国科学院文献情报中心和施普林格·自然集团共同发布了《中国纳米科学与技术发展白皮书》。数据显示，中国纳米方面的论文产出至2016年已有万余篇，超过全球三分之一的纳米科研论文，几乎是美国的两倍。纳米申请专利达209344件，占全球总量的45%。 从数据上看，中国一直在竭力前进，那么为什么现实生活中纳米技术却鲜为人知？像生物、电子、医学、化工等领域，受技术、成本、产能等影响，短时间内难以被应用。民用技术市场化的阻力较小。在纳米技术的众多领域中，民用方面一直领先世界先进水平。 中国是世界上第一个生产出纳米纺织品的国家。在大多数纳米技术停留在实验室的现阶段，那一米科技公司的研究成果率先走向产业化。2019年8月全新上市的纳米晴雨伞品牌亿朵YIDO就是纳米科研成果的完美应用。其研发的NSH纳米超疏水材料，在纺织领域的应用具有国际领先水平。NSH纳米超疏水材料，仿生自然界的“荷叶效应”，强力抗水，滴水不沾。图一滴水不沾的荷叶效应透过电子显微镜，可以看到荷叶表面的微观结构有许多微米级别的凸起，这些凸起上有纳米级别的蜡晶物质，正是这种特殊的微-纳米结构提高了水滴在荷叶表面的接触角，让水滴极易滑落。图二荷叶表面的微观结构图三 被NSH纳米超疏水材料弹开的水珠上一秒挡雨，下一秒收包，滴水不沾，即收即干。不会弄湿车座地板，轻轻一抖，水过无痕。告别雨天“湿漉漉”的尴尬，让生活时刻优雅。不仅是伞、还有雨衣、防晒服、冲锋衣、运动鞋。。。NSH纳米超疏水技术在纺织产品的应用是一片广阔的天地。解决了以往材料造价高昂和性能不稳定等问题，那一米科技公司让价廉物美的纳米高科技产品深入人们的日常。水滴在疏水材料表面的跳跃如一场美丽的舞蹈，它折射出越来越便捷的科技生活，也投映着一个逐渐崛起的科技强国。打破纳米科技的基础研究与产业发展的藩篱，我们期待未来有更多的应用成果落地开花。

首先表达我的观点，超疏水材料在学术上风声水起，近几年发表的论文越来越多，尤其是中国的研究者异常活跃，发表的论文中约有50%来源于中国研究者。中科院的江雷院士更是这个领域的权威专家，去年好像还获评了美国科学院的外籍院士（虽然我个人不特别喜欢他，听过几次报告，完全不尊重听者，永远只有一个意思：我很NB，我文章很diao。他在这种技术的应用领域做得奇差，基本没有做成的应用项目。典型的学术研究者，永远只会水论文，水论文）。但是我的观点是，应用起来远没有大家设想的那么美好，很多应用领域是完全不切实际的，但是在一些特殊的领域确实展现出了巨大的应用前景。

纳米材料、微纳复合材料尤其是具有特殊浸润性(如超疏水性、超双疏性等)的微纳复合材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用前景,因而也引起科学界的广泛关注。由于固体表面的浸润性决定于其表面的化学组成和表面形貌,因此通过改变固体的表面自由能和表面形貌可以实现对固体材料表面浸润性控制。本论文正是基于这一理论从固体的表面化学组成和表面微观结构两个方面入手,利用多种技术手段和各种化学物质构筑了微纳米结构的表面,同时控制所制备结构的表面自由能,实现了对固体表面浸润性的控制,为功能纳米界面的进一步应用奠定了基础。主要内容如下: 1.利用聚合物二次复形的方法在PDMS表面复制了并还原了玫瑰花表面的微观形貌,制备出了具有高粘滞力特性的仿生超疏水表面。经研究表明:所制备表面之所以具有高粘滞和超疏水的特性是由于其特殊的乳突状微米结构、凹槽状纳米结构和PDMS表面化学组成所决定的。此外,由于其具有高粘滞超疏水特性和一定的防酸碱腐蚀的作用,使得所制备表面可以在微量液体尤其是腐蚀性液体的传输上获得应用。 2.采用自组装的方法在金属铜、锌等表面构筑了具有微纳复合结构的超双疏表面。该方法十分简单,并且所制备的表面具有优良的疏水疏油性能,对水和油的接触角都超过160°,水滴和油滴很容易从所制备的表面滚落,滚动角也都小于5°。此外,所制备的表面还具有出色的化学和热稳定性。各种表征结果和理论分析表明:所制备表面具有的优良的超双疏和稳定性是有其自身所具有的特殊的化学结构和表面微观形貌所决定的。 3.采用一步电化学沉积的方法在各种金属及合金(铜、铁、钛、锌、铝,铜锌合金等)上制备出了具有防腐特性的稳定的超疏水表面。本方法操作简单,反应速度快并且具有非常好的普适性。此外,利用上述方法可以在金属网上构筑超疏水/超亲油的网状结构,实现油水分离。

应该是介于两者之间但硬要说的话是亲水的~！

润湿性是固体表面的重要性能,描述润湿性的物理参数为液滴的接触角。既然是疏水材料，那么这种材料的水接触角必然大于一个固定数值，目前学术公认的数值是90度。那么要制作这种大接触角的材料一般需要考虑的影响因素首先是表面能，表面能与接触角的大小有直接的关系,低表面能物质 (硅烷化试剂、烷基化试剂和碳氟化合物等 )对于增大水滴接触角,增强表面的疏水性能具有重要作用。也就是说，在某种固体材料的表面修饰上低表面能物质可以增大其疏水性。除了化学因素外,表面物理结构形貌特别是微观几何是决定疏水的关键因素。大量的理论和实验表明,只要有合适的微观粗糙结构,在较小的本征接触角条件下也能使液滴处于稳定的复合润湿态（参考荷叶的疏水结构）。还有，一个润湿系统由固体表面、液滴、外部环境组成。为达到理想的超疏水性,固体表面的内在作用可在外部环境的刺激下得到进一步加强。更重要的是,通过外界影响,可人为调控超疏水行为,这对将来发展各种机敏智能超疏水材料意义重大。外部环境作用主要包括声、光、电、热、振动、压强等,它们对表面润湿性质有极大影响。不过，我个人认为，题干中的疏水材料制作，主要应该是考虑物理和化学因素，可以在基材上设计合理的微纳米结构进行蚀刻，然后通过化学反应或者吸附等物理过程修饰低表面能物质，就能制作出疏水材料甚至是超疏水材料（接触角大于150°）。