仿生方法制备氧化锌纳米棒超疏水表面研究

"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。