铝基体超疏水表面及其性能研究
发布时间:
2024-04-12 16:17
莲花，又称荷花，因其不沾染泥土，始终保持高洁的姿态，自古以来便是文人墨客喜爱之物。生活中，我们也可以观察到，水滴很难在荷叶表面停留，而液滴在其表面快速滚落的过程中会携带走表面的尘土和杂物，实现自清洁（self-cleaning），这也就是荷叶为什么能始终保持干净整洁的缘故。
然而，受限于观测能力，荷叶具备这种神奇功能的原因直到1997年才被Barthlott等学者揭示，并将其命名为“荷叶效应（Lotus effect）”。研究发现，荷叶表面具有密集的微凸起结构，高度大约为5微米。进一步放大观察，可以发现在微凸起表面还附着一层纳米级别的乳突，高度大约200纳米。此外，荷叶在其表面会分泌一层生物蜡质，用来抵御外界的侵害。正是这种表面微纳复合结构与生物蜡质结合的特点，赋予了荷叶独特的超疏水性能。
如何制备超疏水表面
仿生制备超疏水表面的研究自2000年起展开，近20年里获得了长足的发展，国内北航江雷院士团队以及兰州化物所薛群基、刘维民院士团队在该领域都做出了很好的贡献。
目前，制备超疏水表面的思路比较统一，主要是通过表面微纳复合结构与低表面能材料结合获得该性能。
在铝材中，对铝及铝合金表面进行阳极氧化处理，然后用低表面能修饰剂十四酸和 FAS溶液进行修饰，可以得到具有自清洁功能的铝基超疏水表面。
超疏水的作用
由于超疏水表面液滴难以停留的特性，使得该表面具有防水、防冰、防雾、自清洁等特性。
在航空航天领域，飞行器表面的超疏水涂层可以有效防止机身结冰，保障飞行性能，避免空难发生；在交通运输领域，超疏水涂层可以避免玻璃起雾，保证视野清晰，保证行车安全；在电子电气领域，超疏水涂层可以避免电路板积水，防止电子元器件短路或生锈；在日常生活方面，超疏水涂层可以实现锅底防粘，保证食品美味可口~
大到航空航天，小到柴米油盐，可以说超疏水表面具备非常广泛的应用前景。目前制约超疏水涂层大面积工业化应用的主要问题还是寿命较短，如何提升严苛环境下涂层的寿命是目前的主要研究方向。
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