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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划疏水性材料批发疏水材料的原理及应用1.前言尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。这样的“粗糙”表面产生的对水的不浸润性被称为疏水性。2.疏水与超疏
2、水在化学里，疏水性指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。疏水性分子偏向于非极性，并因此较会溶解在中性和非极性溶液。疏水性分子在水里通常会聚成一团，而水在疏水性溶液的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状。疏水性通常也可以称为亲脂性，例如疏水性分子包含有烷烃、油、脂肪和多数含有油脂的物质，但这两个词并不全然是同义的。即使大多数的疏水物通常也是亲脂性的，但还是有例外，如硅橡胶和碳氟化合物。对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，
3、其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。3.疏水原理根据热力学的理论，物质会寻求存在于最低能量的状态。水是极性物质，并因此可以在内部形成氢键，这使得它有许多独别的性质。而疏水物不是电子可极化性的，它无法和水形成氢键，所以水会对疏水物产生排斥，以减少化学能。而水分子间形成氢键。因此两个不相溶的相态，将会变化成使其界面的面积最小时的状态。此效应可以在相分离的现象中被观察到。气体环绕的固体表面的液滴。接触角c，是由液体在三相交点处的夹角。材料的浸润性是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的,通
4、常以接触角表征液体对固体的浸润程度。1805年，托马斯杨通过分析作用在由气体环绕的固体表面的液滴的力而确定了接触角。气体环绕的固体表面的液滴，形成接触角c。如上图。=固体和气体之间的表面张力=固体和液体之间的表面张力=液体和气体之间的表面张力可以用接触角测量计来测量。由于Young方程仅适用于理想中的光滑固体表面,Wenzel和Cassie对粗糙表面的浸润性进行了研究，并分别各自提出理论如果液体与固体表面微结构的凹凸面直接接触，则此液滴处于Wenzel状态；而如果液体只是与微结构的凸面接触，则此液滴处于Cassie-Baxter状态。Wenzel发现粗糙表面的存在，使得实际上固液相的接触面要大
5、于表观几何上观察到的面积，从而对亲(疏)水性产生了增强的作用。当液体直接接触微结构化的表面时，角会转变为其中，r为实际面积与投影面积的比率。Wenzel的方程显示了微结构化一个表面将会放大表面张力。疏水性表面在微结构化之后会变得更加疏水，其新的接触角将比原来增大。然而，一个亲水性表面在微结构化之后却会变得更加亲水，其新的接触角将比原来减小。Cassie和Baxter发现如果液体悬浮在微结构表面，角将会变为出气垫模型(由空气和固体组成的固体界面)=(cos+1)1其中，为固体与液体接触面积的比例。在Cassie-Baxter状态下的液体比Wenzel状态下更具有运动性。通过用以上两个方程计算出的
6、新接触角，我们可以预测Wenzel状态或Cassie-Baxter状态应该存在。由于有自由能最小化的限制，预测出具有更小的新接触角的状态就会更可能存在。从数学上来说，要使Cassie-Baxter状态存在，。提以下的不等式必须成立。cos疏水性材料批发)构的聚乙烯醇(PVA)和聚苯乙烯(PS)阴模模具,并利用阴模复模成型在聚二甲基硅烷(PDMS)表面制备了类荷叶的表面结构。扫描电子显微镜(SEM)的观察表明PDMS材料表面上制得的类荷叶结构与荷叶表面的微乳突结构有较好的一致性,而PVA阴模在保持微观结构上更有优势。通过对水滴在PDMS材料表面接触角的测量,证明了在制备有类荷叶表面结构的PDMS
7、材料表面上,水滴的接触角可以得到显著提高。浸润性是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。超疏水性表面是指水在固体表面的接触角大于150的表面。构建超疏水性纳米结构表面在表面化学和材料化学等基础研究及工农业生产中都有着极其重要的研究意义及非常广阔的应用前景。本论文中，采用简单方法成功制备了类“壁虎的脚”的对水滴具有高粘滞力的超疏水性纳米界面材料以及类“菜花”状的对水滴具有低粘滞力的超疏水性纳米界面材料。研究表明，纳米结构及微米纳米复合结构对超疏水性及超疏水性表面与水滴之间的粘滞性有着重要的影响。1采用模板覆盖法，首次制备了对水滴具有高粘滞力的超疏水性阵列聚苯乙烯(
8、PS)纳米管膜。研究表明，该PS纳米管膜表面具有超疏水性，与水的接触角可高达，且水滴在阵列PS纳米管膜表面不滚动，对水滴具有高的粘滞力。测量了水滴与固体表面之间的粘滞力，与其他超疏水表面相比，阵列PS纳米管对水滴具有很高的粘滞力。这种类似于“壁虎的脚”性能的具有高粘滞力的超疏水性纳米界面材料，将在无损失液体的传输IWP=122中文摘要和微量液体的测试方面具有广泛的应用前景。2利用模板覆盖方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯纳米棒膜，该膜表面在没有任何低表面能物质修饰时即具有超疏水性，与水的接触角高达。研究表明，PMMA纳米棒膜表面的空气对超疏水性引起了重要的作用。3利用激光刻蚀的方法制备了类“菜花”状的
9、具有低粘滞力的超疏水性微米-纳米复合结构聚二甲基硅氧烷膜。该复合膜表面具有超疏水性，与水的接触角高达，且滚动角非常低。对粗糙PDMS膜表面与水滴之间的粘滞力的测量研究表明，该膜与水之间的粘滞力非常小，和平滑PDMS膜与水滴之间的粘滞力相比，其粘滞力大大减少。超疏水性PDMS表面对水滴具有低粘滞力，是由于材料本身的低表面能性能与其表面的微米-纳米分级结构共同作用的结果。4从超疏水性的印章角度出发，首次利用软模板印刷的方法，以微米-纳米复合结构的PDMS为软模板，在聚苯乙烯表面上成功制备了同样具有微米纳米复合结构的超疏水性表面，与水的接触角高达。软模板印章的方法可以用在其他热塑性聚合物如聚丙烯聚甲
10、基丙烯酸甲酯聚碳酸酯等上，是一种简单有效地制备超疏水性材料的方法。超疏水表面在工农业生产和人们的日常生活中都有着极其广阔的应用前景。荷叶的“自清洁”功能启发了人们将超疏水表面应用到日常的自清洁技术中。例如：它可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等。如果建筑物的外墙、露天的广告牌等表面像荷叶一样，就可以保持清洁。船只等在水面航行时需要消耗很多的能源来克服行进中的摩擦阻力，对于水下航行体如潜艇等甚至可达到80%；而对于运输管道如输油管道，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。随着微机电的发展,机构尺度越来越小，固液界面中的摩擦力相对越来越大,如微通道流等摩擦阻力问题已成为相关器件发展
11、的一个重要的制约因素。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。近年来利用超疏水表面减阻的研究越来越受研究者的重视。如利用超疏水硅表面进行减阻研究中发现，减阻可达30%-40%。利用改性硅橡胶和聚氨酯树脂为主，添加低表面能无机填料或有机填料，在制成的双组分涂料的疏水表面减阻的实验中发现，在相对较低的流速时，其最大表面减阻可达30%，但随着流速的增加这种减阻效果下降，原因归于表面粗糙度的影响。目前，有关这方面的研究有待进一步深入。有关超疏水性表面的研究近几年有较多的报道，成为各学科发展的热点之一。但目前有关超疏水表面的制备方法的种类并不多,且过于依赖精密的仪器设备和复杂的化学物质，
12、可供使用的基底还有限，不能够规模化生产。另外，对仿生超疏水性表面的结构与疏水性之间的关系以及动力学还没有系统研究。因此，今后的研究将在以下几个方面进行：实现在广泛的工程材料表面的超疏水性；发展制备超疏水性表面的有效方法；扩展超疏水性表面的应用领域。参考文献：1.李艳峰.于志家.于跃飞化学刻蚀法制备黄铜基超疏水表面期刊论文-化工学报XX(12)2.刘斌.傅叶勍.阮维青利用软模板和紫外光固化技术制备超疏水表面期刊论文-高分子学报XX(02)3.金美花.廖明义.翟锦软模板印刷法制备超疏水性聚苯乙烯膜期刊论文-化学学报XX(01)4.谢永元.周勇亮.俞小春夏海平以砂纸为模板制作聚合物超疏水表面期刊论文-高等学校化学学报XX(08)5.王庆军.陈庆民Preparationandapplicationofthesuper-hydrophobicsurface期刊论文-高分子材料科学与工程XX(02)6.宋善鹏.于志家.刘兴华.秦福涛.方薪晖.孙相彧超疏水表面微通道内水的传热特性期刊论文-化工学报XX(10)目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
