從自然到仿生的超疏水納米界面材料課件

從自然到仿生的超疏水

納米界面材料

學(xué)生：張輝導(dǎo)師：包信和SeminarⅠ

2005.5.11從自然到仿生的超疏水

納米界面材料

學(xué)生：張輝S1接觸角（contactangle）接觸角（contactangle）2親水與疏水

<90>90親水疏水

>150°超疏水

親水與疏水<90>90親水疏水>1503a傾斜角Tiltingangle(TA)a傾斜角Tiltingangle(TA)410μmda10μme10μmcf200nmb1mm大自然中的現(xiàn)象

10μmda10μme10μmcf200nmb1mm大自然中5XuefengGaoetal.，LeiJiangNature2004vol432,36b側(cè)視圖俯視圖XuefengGaoetal.，LeiJiangN6大自然中的現(xiàn)象大自然中的現(xiàn)象7Physics2002，31，483

Physics2002，31，4838Super-hydrophobicsurface

CA>150°and

TA<10°GasLiquidSolidAroughsurfacewithlowersurfaceenergySuper-hydrophobicsurface

CA>19Yang-TseChengetal.

,AppliedPhysicsLetters2005,86,144101Yang-TseChengetal.,Applie10納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高接觸角H.Lietal.

Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,1743

俯視圖（161）側(cè)視圖陣列碳納米管（ACNT）膜的SEM照片

納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高接觸角H.Lietal.Angew.11LinFengetal.，Angew.Chem.Int.Ed.2002,41(7),1221聚丙烯腈（

PAN）納米纖維的側(cè)面SEM圖173.8LinFengetal.，Angew.Chem.12納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)結(jié)合產(chǎn)生低滾動角LingFenetal.，

Advancedmaterials2002.14,1857類荷葉狀A(yù)CNT膜納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)結(jié)合產(chǎn)生低滾動角LingFeneta13Tiltinganglea<5a>30oo類荷葉狀A(yù)CNT膜

緊密排列的ACNT膜

Tiltinganglea<5a>30oo類荷葉狀14大自然中的現(xiàn)象大面積水稻葉表面的SEM

大自然中的現(xiàn)象大面積水稻葉表面的SEM15類水稻葉狀A(yù)CNT膜SEM俯視圖LingFenetal.，Advancedmaterials2002.14,1857類水稻葉狀A(yù)CNT膜SEM俯視圖LingFenetal16超親水與超疏水之間的可逆轉(zhuǎn)換

超疏水和超親水是浸潤性中的兩個相反性質(zhì)，看起來似乎是對立的，但是，通過光誘導(dǎo)或者熱誘導(dǎo)結(jié)合表面化學(xué)修飾和表面粗糙化即可實現(xiàn)可逆開關(guān)作用。

超親水與超疏水之間的可逆轉(zhuǎn)換17ZnO-OH

UVXinjianFengetal.,J.Am.Chem.Soc.2004,

126,62.(Naturenews)

光誘導(dǎo)陣列排列的ZnO納米棒薄膜超疏水和超親水的轉(zhuǎn)換ZnO-OHUVXinjianFengetal.,18001面的表面自由能較低；空氣可以進入納米棒之間的槽中電子空穴對，有些空穴對會與晶格氧反應(yīng)，生成表面氧空位。水和氧氣會在這些空位處發(fā)生競爭的解離吸附，容易吸附OH。001面的表面自由能較低；空氣可以進入納米棒之間的槽中19溫度誘導(dǎo)高分子聚異丙基丙烯酰胺薄膜超疏水和親水的轉(zhuǎn)換TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed.2004,43，357

溫度誘導(dǎo)高分子聚異丙基丙烯酰胺薄膜超疏水和親水的轉(zhuǎn)換Taol20謝謝大家!謝謝大家!21Water172

Oil163oo陣列碳納米管（ACNT）膜表現(xiàn)出超雙疏性質(zhì)Water172oo陣列碳納米管（ACNT）膜表現(xiàn)出22TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed.2004,43，357

TaoleiSunAngew.Chem.Int.Ed23光誘導(dǎo)超疏水