物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2013年
11期
2459-2464
,共6页
黄建业%王峰会%赵翔%张凯
黃建業%王峰會%趙翔%張凱
황건업%왕봉회%조상%장개
超疏水%润湿过渡%稳定性%全反射%Cassie状态%Wenzel状态
超疏水%潤濕過渡%穩定性%全反射%Cassie狀態%Wenzel狀態
초소수%윤습과도%은정성%전반사%Cassie상태%Wenzel상태
Superhydrophobicity%Wetting transition%Stability%Total reflection%Cassie state%Wenzel state
超疏水材料具有自清洁、防水、低粘附等特性,因此具有重要的应用价值.维持超疏水状态的稳定性,避免水侵入到材料表面微结构内部是实现这些特性的基础.本文在水下超疏水界面全反射的基础上,结合真空技术,提出了一种连续、直观的测试方法来测试超疏水状态的稳定性,并研究了Cassie-Wenzel润湿过渡行为及其临界压力.实验结果表明:对于典型的柱状微凸起结构,Cassie-Wenzel润湿转变过程可分为四个阶段:非润湿阶段、主要润湿阶段、强化润湿阶段和完全润湿阶段.主要润湿过程中的临界压力与理论值一致;强化润湿阶段需在较高的压力作用下进行,从而驱动固/液系统过渡到完全润湿阶段.与柱状结构相比,荷叶的乳突状微结构在润湿过程并不存在非润湿阶段,这是因为二者对外部压力的抵抗方式不同所致:柱状微结构通过增大柱子间悬挂液面的曲率来与外部压力建立平衡,而乳突状微结构则通过润湿过程中三相接触线密度的增加来强化毛细作用力,从而与外部压力建立平衡.
超疏水材料具有自清潔、防水、低粘附等特性,因此具有重要的應用價值.維持超疏水狀態的穩定性,避免水侵入到材料錶麵微結構內部是實現這些特性的基礎.本文在水下超疏水界麵全反射的基礎上,結閤真空技術,提齣瞭一種連續、直觀的測試方法來測試超疏水狀態的穩定性,併研究瞭Cassie-Wenzel潤濕過渡行為及其臨界壓力.實驗結果錶明:對于典型的柱狀微凸起結構,Cassie-Wenzel潤濕轉變過程可分為四箇階段:非潤濕階段、主要潤濕階段、彊化潤濕階段和完全潤濕階段.主要潤濕過程中的臨界壓力與理論值一緻;彊化潤濕階段需在較高的壓力作用下進行,從而驅動固/液繫統過渡到完全潤濕階段.與柱狀結構相比,荷葉的乳突狀微結構在潤濕過程併不存在非潤濕階段,這是因為二者對外部壓力的牴抗方式不同所緻:柱狀微結構通過增大柱子間懸掛液麵的麯率來與外部壓力建立平衡,而乳突狀微結構則通過潤濕過程中三相接觸線密度的增加來彊化毛細作用力,從而與外部壓力建立平衡.
초소수재료구유자청길、방수、저점부등특성,인차구유중요적응용개치.유지초소수상태적은정성,피면수침입도재료표면미결구내부시실현저사특성적기출.본문재수하초소수계면전반사적기출상,결합진공기술,제출료일충련속、직관적측시방법래측시초소수상태적은정성,병연구료Cassie-Wenzel윤습과도행위급기림계압력.실험결과표명:대우전형적주상미철기결구,Cassie-Wenzel윤습전변과정가분위사개계단:비윤습계단、주요윤습계단、강화윤습계단화완전윤습계단.주요윤습과정중적림계압력여이론치일치;강화윤습계단수재교고적압력작용하진행,종이구동고/액계통과도도완전윤습계단.여주상결구상비,하협적유돌상미결구재윤습과정병불존재비윤습계단,저시인위이자대외부압력적저항방식불동소치:주상미결구통과증대주자간현괘액면적곡솔래여외부압력건립평형,이유돌상미결구칙통과윤습과정중삼상접촉선밀도적증가래강화모세작용력,종이여외부압력건립평형.
