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接觸角在測量超疏水材料的應用——仿生篇

大家還記得之前小編給大家科普過的什么是超疏水材料嗎?超疏水材料是指材料表面與水的接觸角大于 150°而滾動角小于 10°的材料。

上一期我們說到用電鍍技術制備超疏水材料在交通運輸行業(yè)與機械儀器的應用,這期我們主要講采用模板法制備仿生超疏水的材料,應用在仿生材料行業(yè)上。

什么是仿生材料?
仿生材料:顧名思義就是指模仿生物的各種特點或特性而研制開發(fā)的材料。

一種常見的制備超疏水仿生材料方法,就是使用超疏水植物為天然制備模板,構筑材料表面類似植物葉表面的微觀結構,提高材料表面的粗糙度。所采用的材料本身為低表面能物質,無需使用含氟等化合物進行表面修飾。結合低表面能界面和天然超疏水材料的粗糙表面,可制備具有類似動植物表皮超疏水效果的材料,稱為模板法。常見的制備超疏水仿生材料方法,用接觸角儀可表征其接觸角度及潤濕效果。
如今,使用模板法制備超疏水材料的研究已經很廣泛。
楊曉華[1]?等人用采用模板法,以美人蕉葉為模板,仿美人蕉葉表面微觀結構制備(超)疏水聚合物材料。通過接觸角儀的測量超疏水表面接觸角均達到160.3°,該超疏水表面制備具有類似動植物表皮超疏水效果。
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美人蕉葉的超疏水照片


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仿生材料接觸角值(160.03°)

無獨有偶,向靜[4]等人用采用模板法,以荷葉為模板,在環(huán)氧樹脂基底上得到了荷葉仿生超疏水結構,該方法工藝流程簡單、制作成本低廉,可以實現(xiàn)微觀結構的快速復刻,通過接觸角儀的測量超疏水表面接觸角均達到151.5°。

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仿荷葉微米結構、仿荷葉微納復合材料和原始材料干荷葉的接觸角和滾動角比較

如今,仿生材料領域取得的累累碩果,正在改變因成本不斷上漲和原材料日益稀缺而陷入困境的相關行業(yè),制備超疏水仿生材料離不開接觸角測量儀的表征。

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參考文獻:

[1]?楊曉華.仿美人蕉葉表面制備(超)疏水材料[D].南昌航空大學,2014.

[2]?從虔.?仿生多孔植物葉片超疏水表面制備與性能研究[D].大連理工大學,2016.

[3]?劉成寶,李敏佳,劉曉杰,陳志剛.超疏水材料的研究進展[J].蘇州科技大學學報(自然科學版),2018,35(04):1-8.

[4]向靜,王宏,朱恂,丁玉棟,廖強,陳蓉.荷葉表面的復刻及微納結構對疏水性能的影響[J].化工學報,2019,70(09):3545-3552.