《纳米科技导论》文献综述；题目：超疏水纳米材料的应用；学院：＿＿＿；专业：＿＿；班级：＿；学号：＿＿＿＿＿；学生姓名：＿＿＿＿＿＿＿；指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿；年月；超疏水纳米材料的应用；姓名；（学校学院班级指导教师）；摘要：几十年来人们在荷叶，水黾腿，蝴蝶翅膀等自然；关键词：纳米，超疏水，应用，表面，接触角；引言；纳米超疏水性材料的发现很早，而系统化理论
《纳米科技导论》文献综述
题目：超疏水纳米材料的应用
＿＿＿＿＿
学生姓名：
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指导教师：
＿＿＿＿＿＿＿＿
超疏水纳米材料的应用
（学校 学院 班级 指导教师）
摘要：几十年来人们在荷叶，水黾腿，蝴蝶翅膀等自然界中超疏水性组织和器官的启发下，研究了各种各样的超疏水纳米材料，超疏水纳米材料的设计和研发的目标不仅在于模仿生物的功能结构，更主要的是制备组分和结构均可调的超疏水表面。超疏水表面纳米材料具有特殊微纳米结构，因此有疏水自清洁性，防污染等一系列优异性能，同时在强度、耐热、耐酸碱等性能方面又十分优异的新材料。该类材料在国防、工业、农业、医学、建筑涂料及交通航行等多个领域中。但它们对各种低表面能的液体反而更加亲液。近年来超疏液纳米材料作为超疏水纳米材料的升级和扩展，它对几乎所有液体都具有接近150度左右的接触角,可以极大降低固液表面的粘附力和流动阻力,而且压力稳定性比同样结构的超疏水表面更好。但是,超疏液纳米材料的制备也比超疏水表面更有挑战性,因为需要制备球状、蘑菇状等倒悬微纳米结构,使得低表面能的液体能够钉扎在这些结构上保持悬空状态。因此有望在诸多领域取代超疏水纳米材料并开发出更多新兴的应用。
关键词：纳米，超疏水，应用，表面，接触角
纳米超疏水性材料的发现很早，而系统化理论的建立则是要归功于20世纪三四十年代 Wenzel和 Cassie的研究工作。他们发现了表面粗糙度微结构与浸润性之间所具有的关系。大多固体的表面往往不是光滑和平整的，从微观上看凹凸不平有起伏。在较好的超疏水情况下，液体滴在固体表面上，并不能完全填满粗糙固体表面上的凹面，在液滴与固体凹面之间将会存在有空气。表观上看，固
体和液体的接触界面实际上是由气―液界面和固―液界面所共同组成的混合界面。Wenzel和Cassie两人所总结的公式已经成为目前研究不同粗糙度或者表面微结构的模型基础，材料的超疏水性是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的,通常以接触角θ表征液体对固体的浸润程度。固体表面的疏水性能由化学组成和微观结构共同决定。其中化学组成结构是内因：低表面自由能物质如含硅、含氟可以得到疏水的效果，研究表明，光滑固体表面接触角最大为1200左右；表面几何结构有重要影响：具有微细粗糙结构的表面可以有效的提高疏水表面的疏水性能。超疏水性纳米材料在日常生活用品、公共建筑、乃至国防航空等方面有着广泛的应用。另一方面，作为一种典型的界面现象，表面浸润性在界面化学、物理学、材料学、界面结构设计以及其它交叉学科的基础研究中也有极为重要的研究价值。由于其重要性，各行业、各领域的专家及科研人员都开始加入到这方面的研究和探索中。
超疏水材料由于其优异的超拒水性能,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。例如超疏水技术用在室外天线上,可防止积雪从而保证通信质量；用在船、潜艇的外壳上,不但能减少水的阻力,提高航行速度,还能达到防污、防腐的功效；用在石油输送管道内壁、微量注射器针尖上能防止粘附、堵塞、减少损耗；用在纺织品、皮革上,还能制成防水、防污的服装、皮鞋。正是由于有如此的需求,超疏水材料的应用研究才越来越受关注。将拒水拒油剂涂覆在纺织品、皮革表面或将需处理的材料浸没在含硅、氟元素高聚物的溶液、乳液中,可以制备拒水、防污的材料。
一、超疏水纳米材料在防污、防腐、自清洁方面的应用
众所周知,冰箱(冰柜)内胆表面凝聚FOFM-TEXT冷凝水,结霜、结冰现象严重,使导热率降低,不利于制冷并影响食物保存且耗费电能。王跃河将纳米超疏水技术应用于制冷领域中发现,采用超疏水内胆或者在内胆上采用特殊工艺附上一层纳米超疏水材料,内胆表面上的小水滴就会自动滑落不在内胆上沉积,从而避免内胆表面出现结霜、结冰现象.超疏水界面材料还可用在室外天线等户外设备上,可有效防止积雪,从而保证高质量的接收信号。
天然气的管道运输因其传输距离远，线路可控设备投入较简单等优势已经成为陆上天然气资源的主要输送方式，但由于天然气中往往含有硫化氢。二氧化碳和水等腐蚀性物质，因而管道容易发生均匀腐蚀、坑蚀、电化学腐蚀、冲刷腐蚀等现象。由于管道内壁表面粗糙等的原因，天然气的传输效率也较低，针对上述问题，许多学者在这方面做了很多工作，如段雪等在铝及其合金表面上制备超疏水薄膜，使其防腐能力明显提高。郭海峰等用有机硅氧烷等混合液在天然气管道内表面喷涂，以制备超疏水膜进一步达到提高管道的耐腐蚀性能。卢思等课题小组把无序碳纳米管粘接在基材铝板表面以形成复合结构表面，然后用聚四氟乙烯修饰该复合表面上以形成一层超疏水PTFE膜。许多铝、铁、碳钢等金属以及合金表面都会用超疏水膜来修饰，以提高其防腐蚀性。
刘通等用聚乙烯亚胺与十四酸反应。在铝表面构建稳定的耐腐蚀性超疏水膜。铝表面形成了一层近似珊瑚状的超疏水膜。海水的接触角大于150o，这种特殊表面结构的超疏水膜降低了铝在海水中的腐蚀速率。缓蚀率达86.1%应用广泛。Vinayak等以甲基三甲氧基硅烷作前驱体，氟化铵作催化剂，采用溶胶-凝胶法在玻璃上制备自清洁二氧化硅涂料。当甲基三甲氧基硅烷和四乙基原硅酸盐摩尔比为7.84时，涂层表面累积的尘粒被滴落在上面的水滴清除，能使表面保持清洁无尘。
采用静电纺丝法或者在材料表面进行处理可制备具有超疏水性的各种微纳米结构纤维。这类材料因具有超疏水性能，可用于制造防水薄膜、疏水滤膜以及防水透气薄膜等，或者使织物因疏水性能而具有防水、防污染、防灰尘等新功能。如一些公司将荷叶效应应用到纺织品上，开发出具有超疏水自清洁功能的聚酯雨衣、雨篷及衣物面料等。而上海名列化工科技有限公司则开发出了ML-CL系列多孔薄膜。该系列超疏水薄膜采用PTFE、PVDF等作为基材并利用热覆及相转化法制成，其纤维结构呈纳米级的超细乱纤排布。由于构筑材料为PTFE等低表面能材料，因此能应用于空气净化，油脂类的净化过滤，以及制药过程中的液体和胶体过滤等方面。
二、超疏水纳米材料在防附着、减少阻力方面的应用
江雷研究小组通过控制表面形态及模仿生物表面,成功制备出了超疏水自清洁、滚动各向异性及高黏附性超双疏水表面,这种双疏水界面材料会给人们的日
常生活及工农业生产带来极大的便利和高附加产值，将超双疏界面材料涂在轮船的外壳、燃料储备箱上,不仅可以达到防污、防腐的效果，用于输送石油的管道中,还可以防止石油粘附管道壁,从而减少运输过程中的损耗并防止石油管道堵塞；用于水中运输工具或水下核潜艇表面上,可以减少水的阻力,提高行驶速度；用于半导体传输线上,可防止雨天因水滴放电而产生的噪音;用于微量注射器针尖上,可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染；涂有超双疏水剂的纺织品和皮革,是一种很好的防水防污材料。
在流体中，航行体的能源主要被用来克服行进中的阻力，阻力主要包括摩擦 阻力和压差阻力等，其中摩擦阻力占主要成分，对于水下航行体如潜艇等可达到80%，对于诸如输油管道这类管道运输，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。因此，尽量减少表面摩擦阻力是提高航速和节约能源的主要途径。Jia等人在利用硅烷化的超疏水硅表面进行减阻研究中发现，减阻可达实验中的超疏水表面形貌加工采用了刻蚀方法，其微观形貌为柱状结构。清华大学的张希教授设计了巧妙的实验比较了具有超疏水表面的金属和普通的疏水金属在水溶液中的运动速度，从而直观地证明了超疏水表面具有减阻的作用。
段辉等人采用酸碱两步催化的表面凝胶化技术,以简单的工艺及廉价的设备,在PTFE掺杂的醇溶性氟化聚合物/有机硅溶胶涂层的表面,形成了纳米级二氧化硅粒子与微米级的PTFE粒子组成的粗糙结构,经过氟化聚合物固化交联,制备出了具有有机涂层力学性能的超疏水涂层材料.这种材料的阶层结构与天然荷叶表面的极其相似,接触角达到150°以上,涂层的综合力学性能良好,可望应用于军事舰船、潜艇的表面,以防止海生物附着,提高航速。
哈工大的潘钦敏博士等研制的新型超级浮力材料。该材料同样具有微纳米结构的表面，可改变船与水的接触状态，使船体表面在水中所受阻力更小。这种微型船在水面自由漂浮的同时可以承载比自身最大排水量多50%的重量。该种材料的应用前景相当广泛，可开发疏水的船舶表面，提高其抗海水腐蚀能力，如果应用在潜艇的壳体表面则可减小潜水阻力及增加航行速度，节省能源。
三、超疏水纳米材料在微流体控制方面的应用
超疏水材料表面所具有的不浸润性及低表面粘滞力，使其在微流体控制应用方面也有十分出色的表现。比如控制微液滴的运动和流动，并以此制造微液滴控
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&&&科学家开发一种新型超疏水纳米材料
科学家开发一种新型超疏水纳米材料
08:49:26来源：锦桥纺织网
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　　莱斯大学的科学家开发了一种新型超疏水纳米材料，可以简化从水中保护材料表面的过程。这种由莱斯大学、斯旺西大学、布里斯托大学和尼斯大学的研究人员共同开发的材料价格便宜、无毒，可通过喷雾或旋涂的方法应用于不同的表面。　　这种烃类材料可以是一种绿色环保的超疏水材料。“大自然知道如何制造这些材料，同时保持环境友好的特性。我们的工作是弄清楚背后的原理，然后能够通过仿真得到。”Barron说。荷叶就是一种理想的材料，研究人员也在努力模仿这种材料。荷叶的这种能力是由其微观和纳米级别的双结构决定的。　　Shirin Alexander带领的团队开发和测试了一种支链烃低表面能材料(LSEM)，Shirin Alexander是斯旺西大学能源安全研究所的研究人员。Alexander采用改性的羧酸包覆合成的氧化铝纳米颗粒，这种羧酸中的链具有疏水效果，从而形成粗糙表面。这种粗糙表面是疏水材料的一个特征，可以捕捉一个空气层，从而减少了表面和水滴之间的接触，使得水滴可以滴落。　　为了具有超疏水特性，材料和水之间的接触角需要大于150°。Barron的团队的LSEM具有的接触角是155°，从而是一种非常好的疏水涂层。即使是在不同的涂层技术和刻蚀温度下，这种材料也具有很好的特性。这种材料的潜在应用包括可用于海洋的减小摩擦涂层。“其他超疏水材料涂层的纹理表面通常都具有破坏性，会减少疏水特性。我们的材料具有分层结构，从而可以维持这种材料的特性。”Barron说。该研究小组也在进一步提高这种材料在不用基板上的粘合力，同时也希望可以更大规模地应用。
责任编辑：张燕
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现在公司做到115，这个产品不含氟。
用的是硅氮烷。硅氧烷在国内已经很多年了，这个是算是新东西。
好吧，我现在在做硅氧烷。
这个用在哪方面的啊，可以用到窗膜吗，价格怎么样啊
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