静电纺丝法制备ZnO超疏水纳米纤维膜

"静电纺丝技术制备ZnO超疏水纳米纤维膜" 静电纺丝是一种先进的纳米材料制备技术，它利用高压电场作用使聚合物溶液或熔体形成细小的纤维。在这个过程中，醋酸锌（ZnO(CH3COO)2）与聚乙烯醇（PVA）混合形成复合溶液，通过静电纺丝设备喷射出纤维，形成纤维膜。经过700℃的高温烧结，PVA被去除，留下结晶良好的ZnO纳米纤维。这一过程可以优化纤维的结构，使得纤维的表面变得粗糙，这对于实现超疏水性至关重要。 FAS（氟代辛基三乙氧基硅烷）是一种常用的表面改性剂，用于降低材料的表面能。在ZnO纳米纤维膜烧结后，将其浸入FAS溶液中进行表面修饰。FAS分子中的氟原子具有极低的表面能，当其吸附在ZnO纳米纤维表面时，能够显著降低纤维的表面能，从而提高其疏水性能。 通过X射线衍射（XRD）分析，可以确定ZnO纳米纤维的晶体结构，确认其是否形成了理想的六方晶系结构。扫描电子显微镜（SEM）则用于观察纤维的微观形貌，包括纤维的直径分布和表面粗糙度。实验结果显示，未经FAS修饰的ZnO纳米纤维平均直径约为234nm，而经过修饰后增大到447nm。此外，接触角测试表明，未经修饰的纤维膜与纯水的接触角为123°，表明其具有疏水性，但修饰后接触角增加到151°，这意味着纤维膜表面变成了超疏水状态。 超疏水表面具有很高的水接触角，通常大于150°，这种特性源于微纳米级的粗糙结构和低表面能物质的结合。在ZnO纳米纤维膜上，FAS的引入创建了这样的表面，使得水滴能在其上形成近似球形，快速滚落，从而实现优异的防水效果。这种超疏水ZnO纳米纤维膜在多个领域有潜在应用，如自清洁材料、防雾涂层、防腐蚀保护以及高效分离膜等。 该研究通过静电纺丝技术成功制备了ZnO超疏水纳米纤维膜，通过FAS修饰实现了从疏水到超疏水的转变。这一成果对于理解和开发新型纳米材料的疏水性能具有重要意义，并为相关领域的应用提供了新的思路。