保密口,在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于,不保密函。学位论文作者签名:、丸V细目期:弘,f年,≯月≯『几指导教师签名:。同期:沙,,年/)月≯/目 纳米颗粒修饰的静电纺si 02纤维膜的柔韧性和自清洁性能研究09级硕士论文1.1引言第一章绪论润湿性是固体表面的一个重要性质,自然界中存在的一些自清洁现象引发了人们对于具有自清洁性能材料的关注和研究。润湿性常用液体在固体表面的接触角来表征,通常把与水的接触角大于1500的固体表面,称为超疏水表面,而对于与水和油的接触角都大于1500的表面相应地称之为超双疏表面。但是判断一个表面的疏水效果时,还应该考虑到它的动态过程,一般用滚动角来衡量。一般而言当一种材料具有非常高的接触角和低的滚动角时,即当接触角大于1500滚动角小于100,就可以使其具备优越的自清洁性能,并且在学术领域和实际应用都具备重要的价值Il 。7J 。而具有自清洁性能的固体表面在工业和人们的日常生活中具有广阔的应用前景,研究表明将超疏表面应用于玻璃、陶瓷、混凝土等建筑材料上,可以使其具有自清洁功能:在降雪量大的地方,将具有自清洁性能的薄膜覆盖在室外天线上,可以减少积雪的附着,保证高质量的信号接收;赋予金属表面以自清洁性能,可以起到自清洁,抑制表面的腐蚀和氧化并降低摩擦系数:将自清洁表面应用于船舶、舰艇外壳或输油管道的内壁可以降低其表面与流体之间的摩擦阻力,提高舰船航行速度并减少能量的损耗;具有自清洁性能的微量注射器则可以起到消除昂贵药品在针尖上的粘滞和由此带来的针尖污染的作用;同时使纺织品表面具备自清洁性能可应用于制作防水、防污的服装【s40】。1.2超疏水现象大自然经过几十亿年的演变,在此过程中,通过优胜劣汰、物竞天择使生物具备适应自然的特定生存能力。其中最为有趣的在于一些植物叶片表面的超疏水现象和自清洁能力,早在古时就有诗人赞美荷叶的出淤泥而不染。除此以外,自然界还有很多的自清洁现象:如荷叶、芋头叶、银泽菊叶和水稻叶表面的超疏水自清洁性锹¨ _习;蝉翼透明轻薄且具有超疏水的特性【141;水黾能在水中快速滑行而不被润湿【l 列;以及蚊子的眼睛具备防雾性能等【16】:人们在观察到这样的自然现象后对其表面进行分析,探索其具备超疏水性能的原因,通过仿生设计实现材料宏观和微观的统一,从而制备出人工超疏水表面【l ‘ 丌。 纳米颗粒修饰的静电纺Si 02纤维膜的柔韧性和自清洁性能研究09级硕士论文荷叶的超疏水和自清洁能力最早被人熟知,落在荷叶表面的水滴凝聚为水珠,而荷叶上的灰尘、淤泥则粘附在水珠的表面并随着水珠的滚动而被清除。这种现象直到1997年才被德国波恩大学生物学家N ei nhui s和Barttl fott借助显微镜对荷叶表面的微观观察得以解释。如图1.1所示,荷叶的自清洁性源于其荷叶表面独特的微米结构,及由荷叶粗糙表面微米结构的乳突以及乳突表面所覆盖的蜡质晶体共同作用所引起【” ’ l 91,使得荷叶与水的接触角高达1610,滚动角低至20显现出优良的自清洁性能。2002年,J i aIl g在进一步的研究后发现在荷叶表面微米级乳突结构之上还存在纳米结构【8】,正是由于二者阶层结构的有机结合使荷叶具备超疏水性质和自清洁能力。也正是因为此特殊的微纳米复合结构和其表面的蜡质晶体共同作用,很大程度上减小了荷叶表面与液体的接触面积,从而使荷叶上的灰尘、淤泥等不宜粘附在荷叶表面而被滚落的水珠带走。