| 几种极端润湿性表面的功能化研究 | |
| 王梦可 | |
| Thesis Advisor | 张招柱 |
| 2020-05-26 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学博士 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 超疏水 超双疏 超浸润 油水分离 自清洁 Superhydrophobic Superamphiphobic Superwetting Oil-Water Separation Self-Cleaning |
| Abstract | 近几十年来，极端润湿性材料由于具有独特的表/界面性能，在诸多工业领域均表现出较高的应用价值，因此，极端润湿性固体表面的制备技术及其功能化应用成为目前表/界面功能材料研究方向的一个热门领域。本论文主要围绕几种极端润湿性表面，包括超疏水、超双疏和超浸润表面，开展了相关的研究，并探索了上述几种极端润湿性材料的多功能化应用。取得的主要研究成果如下： 1. 通过水热法制备出了颜色各异的超疏水矿物质颜料，并通过一系列环境试验证明了超疏水矿物质颜料具有优异的环境耐受性，可使艺术作品不再受限于苛刻的存储条件，显著提高其保存期限。制备出的超疏水矿物质颜料兼具自清洁和防污性，能够抵抗生活中常见液体的冲击。由于超疏水矿物质颜料不依赖基底的特性，因此不受基底材质和维度的限制，具有用户友好性，适用范围较广。 2. 通过水热法在织物表面原位构筑多级结构，经过低表面能物质修饰后，制备出了超双疏的FeOOH@fabric和Ni(OH)2@fabric，并同步提高了织物基底的阻燃性和热稳定性。对超双疏织物的微观结构分析表明，织物表面生长的无机纳米颗粒呈现出微米花-纳米针/纳米片的多级结构，这种多级结构的出现有利于材料达到超双疏性。对上述微-纳结构进行结构参数计算，通过理论模拟得到的润湿性相关参数与实测结果较为吻合。 3. 对Ni(OH)2@fabric在不同条件下的生长形貌进行对比分析，探究了Ni(OH)2@fabric表面微-纳多级结构的生长机理，优化了合成条件。直接水热合成得到的Ni(OH)2@fabric具有超亲水/水下超疏油性和超亲油/油下超疏水性，可用于多种油水混合物的分离试验，并具有较高的分离效率和流率，在多次循环分离过程中仍能保持较好的分离效果。 4. 通过引入Cu(OH)2纳米线作为中间过渡层，在铜网基底上原位生长铜基MOFs材料，快速、温和地构筑了MOFs纳米须-Cu(OH)2纳米线的多级结构。由于MOFs材料的亲水性，制备出的MOFs@Cu(OH)2@Cu网具有超亲水/水下超疏油性和超亲油/油下超疏水性，可用于多种类型油水混合物的分离，包括水/重油型和水/轻油型油水混合物。超浸润MOFs@Cu(OH)2@Cu网的灵活度和柔韧度较高，因此具有形状可塑性，适用于多通道油水分离方式，满足不同工业领域的应用需求，具体包括重力驱动的油水分离、T型管中的连续性油水分离和废水表面浮油的收集。 5. 通过层层自组装法，利用PEI与SiO2之间的静电吸引作用，制备得到了超亲水/水下超疏油和超亲油/油下超疏水的滤纸。油水分离试验表明，超浸润滤纸不仅能用来分离多种类型的油水混合物，对表面活性剂稳定的油包水和水包油型乳液也具有较好的分离效果。由于在自组装过程中引入了KH-560，与PEI分子链中的氨基官能团发生交联反应，制备出的超浸润滤纸具有优异的循环分离稳定性，在多次分离试验结束后仍能保持高的分离效率和流率。 |
| MOST Discipline Catalogue | 材料学 |
| Pages | 156 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27363 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王梦可. 几种极端润湿性表面的功能化研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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