仿生方法制备氧化锌纳米棒超疏水表面研究
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更新于2024-08-11
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"这篇论文是2013年发表在兰州大学学报自然科学版上的,由何金梅、屈孟男和李少兰合作完成,主题是通过仿生学方法制备氧化锌纳米棒阵列以创建超疏水表面。研究借鉴了荷叶的微结构和表面化学特性,以玻璃作为基底,在溶液中生长ZnO纳米棒,并对其表面进行低自由能化修饰。实验结果显示,这种超疏水表面的静态水接触角达到了156度,显示出极强的疏水性。扫描电子显微镜分析证实,制得的ZnO纳米棒直径约为100纳米,这种微纳米复合结构是实现超疏水性能的关键。此外,研究者还利用Cassie模型对超疏水表面的性能进行了理论分析。"
这篇文章的核心知识点包括:
1. **仿生学原理**:研究受到自然界的启发,特别是荷叶表面的微结构,这种结构使得荷叶具有自清洁和疏水的特性。通过模仿这种结构,科学家可以设计出具有类似性质的人工材料。
2. **氧化锌纳米棒阵列**:ZnO纳米棒是一种重要的纳米材料,具有优异的光学、电学和力学性能。在这项研究中,它们被用作构建超疏水表面的基础,其特殊的纳米尺度结构有助于增强疏水性。
3. **超疏水表面**:这是一种接触角大于150度的表面,能够排斥水滴,具有重要的应用价值,如防污、自清洁和防腐等。该论文报道的接触角为156度,表明表面具有非常高的疏水性。
4. **低自由能修饰**:通过对ZnO纳米棒阵列的表面进行低自由能化处理,可以进一步降低其表面能,增强疏水性,这是制备超疏水表面的关键步骤。
5. **扫描电子显微镜(SEM)分析**:这是一种常用的纳米材料表征技术,能提供高分辨率的表面形貌信息。在这里,它被用来确认ZnO纳米棒的直径和微观结构。
6. **Cassie模型**:这是一种用于解释和预测疏水表面润湿性的理论模型,根据该模型,超疏水表面的稳定性与其微纳米结构密切相关。
7. **接触角测量**:是评估材料表面润湿性的重要工具,通过测量水滴与固体表面之间的接触角,可以定量地判断材料的疏水或亲水程度。
该研究结合了材料科学、纳米技术、物理化学等多个领域的知识,展示了如何通过创新方法改进材料表面性质,为开发新型功能材料提供了理论依据和技术支持。
2020-01-30 上传
2021-02-23 上传
2021-04-27 上传
2021-02-06 上传
2021-03-14 上传
2021-05-14 上传
2021-09-13 上传
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