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摘要随着超疏水研究领域的不断发展，超疏水材料制备方法日益增多，截止到目前，制备方法主要有沉积法、刻蚀法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法，但这些超疏水表面制备方法都还存在一定的缺点和局限性。本课题利用遗态法制备超疏水材料，即利用超疏水性植物为模板，通过化学成分的变异及天然结构的遗传，获得具有植物表面构造的铜超疏水金属。通过测量经过化学修饰表面的接触角，研究这种材料的疏水性能，探索模板结构对材料疏水性能的促进作用，揭示分级构造对材料疏水性能的影响等问题。31115
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毕业论文关键词 超疏水 遗态法 Cu 接触角
Title The preparation and study of thesuper-hydrophobic Cu surface with plant structure
Abstract With the development of super-hydrophobic research, more and more methods ofsuper-hydrophobic materials preparation have been discovered, includingdeposition, etching, electrostatic spinning, sol-gel etc, but drawbacks andlimitations still exist in these methods. This paper studied the character ofsuper-hydrophobic, the influence of template structure to material character, andexplained the influence of hierarchical structure through super-hydrophobicmaterials prepared by biomorphic mineralization method. biomorphic mineralizationmethod: the Cu- super-hydrophobic metal with the structure of plant surface couldbe got through the change of chemical ingredients and natural structure hereditary,with the template of super-hydrophobic plant.
Keywords super-hydrophobic biomorphic mineralization method Cucontact angle
目 次
1 绪论 1
1.1 选题意义 1
1.2 植物叶片表面的超疏水现象 1
1.3 动物结构表面结构的超疏水性能 4
1.4 遗态材料 6
1.5 超疏水基本理论 6
1.6 超疏水材料的制备方法 8
1.7 应用前景 9
1.8 课题研究内容 10
2 实验部分 12
2.1 实验材料和试剂 12
2.2 实验仪器 12
2.3 实验样品制备 13
2.4 试样表征方法 13
3 实验结果分析与讨论 15
3.1 晶体结构分析 15
3.2 表面形貌和成分分析 15
3.3 红外分析 19
3.4 接触角分析 19
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论1.1 选题意义生活生产中，很多工具器件常年暴露在多尘、多水等污染严重的环境中，而粘上这些污渍后的器件清理较难，并且会器件功能造成较为严重的影响。鉴于此，愈来愈多的人迫切希望这些器件能够实现自清洁功能，因此研究如何使器件本身具有超疏水性能（与水的接触角超过 150°）变得意义重大。物竞天择，适者生存[1]，这给了研究者很大的启示，很多生物经过亿万年的进化，拥有了各种层次文度的超疏水特性。这些植物通常都拥有良好的防雨水、灰尘侵蚀污染的特殊性能。如荷叶、竹叶、花生叶、粽叶、水稻叶、玫瑰花瓣[2][3][4][5]等。雨水落在这些叶片上并不会立即滑落，而是凝结成水珠，水珠在叶片表面滚动可带走表面的灰尘，从而实现自清洁功能，这种现象被称为“荷叶效应”[6]。细看这些叶片，其表面并不光滑，而是有很多精细的微纳米凸起。当灰尘和雨水落在这些叶片上，雨水只与其表面尖端凸起点接触，表面粘附作用力很弱。因此水在表面张力的作用下凝结成水珠，并能在叶面随意滚动。荷叶等叶片正是通过这些微纳米凸起实现了超疏水性能，以起到自清洁功效。基于这些原理，研究者们开始模仿这些表面。到目前为止，关于超疏水粗糙表面的研究制造已经有了很大程度的进展。人们主要模仿植物叶片的构造，在疏水材料表面加工出粗糙表面，并用底表面能物质对其进行修饰，使其具有一定的超疏水性能。关于超疏水材料表面构造方法总的说来主要有：溶胶-凝胶法、模板印刷法、刻蚀法、沉积法、静电纺丝法。这些材料可用于汽车玻璃、高楼室外玻璃、太阳能电池板、输油管道等。然而，这些制备方法还存在着各自不同的缺点和局限性[7]，其粗糙构造的获得仍然通过纯粹的人工模仿。截至目前，国内外关于制备超疏水表面的相关理论研究及制备技术发展已逐渐趋于成熟，但有关仿生超疏水性表面的研究则较少，尤其以天然生物为模板制备超疏水表面的报道为甚。通过基于生物模板制备超疏水表面的研究，有利于深化对超疏水表面制备原理和方法的认识，提出了一种制备超疏水表面的新思路，对超疏水表面的发展将会起到一定的促进作用。
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