溶胶凝胶法制备透明超疏水纳米二氧化硅薄膜的研究

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1、山东轻T业学院硕上学位论文摘要近几年来，与水的接触角大于150。的超疏水表面引起了极大的关注，因为它在自清洁材料、微流体装置以及生物材料等许多领域中有着极其重要的应用fj{『景。目前，通过剪裁表面的微细结构，人们己经制各出了许多人工超疏水表面，所用方法有：微机械加工法、激光或等离子体刻蚀法、物理或化学气相沉积法、阳极氧化法、电化学沉积法、溶胶一凝胶法、静电纺纱法、聚电解质交替沉积法等。然而，现有的这些方法大多需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程。因此，发展简单方便的超疏水表面制备技术仍然是一项具有挑战性的研究课题。在本论文中，我们报道了一种简单方便的超疏水表面制备技术，成功地在玻璃基体上获

2、得了超疏水表面。用氨水做催化剂配制碱溶胶，用盐酸做催化剂配制酸溶胶，在酸、碱混合溶胶中添加两种不同分子量的聚丙稀酸(PAA)引发相分离，利用溶胶一凝胶方法在玻璃基体上制得薄膜。用扫描电镜和原子力显微镜等技术对表面进行了表征，结果表明，聚丙烯酸分子量和浓度都使薄膜形貌发生变化：高分子量聚丙烯酸形成的形貌：随着聚丙烯酸含量的变化，薄膜表面微观形貌由纳米．微米的孔组成的“火山”形貌变化到由“沟”和“不规则的小山”的组成的“小山"形貌。低分子量聚丙烯酸形成的形貌：薄膜表面产生分布众多的微裂纹结构。同时，薄膜具有双重粗糙度。薄膜的“火山’’形貌、“小山’’形貌或“裂纹”形貌形成一个大的表面粗糙度，

3、即微米级粗糙度。而由碱溶胶球型纳米粒子提供了一个较小的表面粗糙度，即纳米级粗糙度，它对微米粗糙度起补充作用。薄膜微米和纳米表面粗糙度相互作用，有利于薄膜表面对空气的包覆，降低薄膜表面的表面能，共同使薄膜具有较高的接触角。薄膜经过三甲基氯硅烷(TMCS)或硅烷偶联剂(SCA)表面修饰，由亲水表面变为疏水表面。薄膜机械强度和耐环境性能测定表明，薄膜具有高的机械强度和耐环境性能，同时薄膜具有超疏水特性，这些特点使薄膜具有一定的应用前景。关键词：超疏水薄膜；S01．Gel方法；相分离；表面形貌VABSTRACTInthepastf．ewyears，super-hydrophobicsurl’ac

4、eswithwatercontactangleslargerthanl500havereceivedalotofresearchattention，duetotheirimporta．ntapplicationsrangingf如mselfcleaningmaterjalstomicronuidicdevicesandb．iomaterials．Uptonow，anificialsuperhydrophobicsur

5、沁eshaVebeenf．abricat．edbytailoringsurf-acetopographyandusingtechniquessuchaslithograph

6、，1as．erandplasmaetching，physicalandchemicalVapordeposition，anodicoxidation，electrodeposition，sol—gel，electmspinning，layer-by-layerdeposition，aIldothers．HoweVer，eitherspecialequipmentorcomplexprocesscontrolisrequiredinmo．stcases．Asaconsequence，itstillremainsa掣eatchallengetodevelopsimpIeaIldconVeni

7、entteclllliquesforthef-abricationofsuper-hydrophobicsurfaces．Inthisdissenation，wereportonasimplea11dsuper-hydrophobicsurf．aces．WehaVesucceededinthepreparationofsuper-hydrophobicsurfacesontheglasssubstrates．Super-hydrophobicsilica-basedthinfilmswerepreparedbymeansofsol—gelprocessing，aphaseseparati

8、onandself-assembly(SA)．DesiredsurfaceroughnesswasobtainedbycombiningasolHClaSacatalyst，aanothersolNH40HasacatalyStandaphaseseparationoftertraethylonhosilicate(TEOS)inducedbytheadditionofpoly(acD，licacid)(PAA)．Mo叩hology