研究目的
采用光诱导自书写与聚四氟乙烯纳米颗粒喷涂相结合的简便两步法,在透明基底上制备超疏水微柱阵列表面结构,旨在实现可扩展且可调的抗润湿应用。
研究成果
该方法成功制备出具有高透明度和机械耐久性的超疏水微柱阵列。它为抗润湿表面提供了一种通用且可扩展的方法,在多个领域具有潜在应用价值。未来工作可优化柱体形状并探索更精细的尺度。
研究不足
该技术在树脂厚度范围上存在可靠形成柱体的限制,较高柱体可能出现弯曲,且尖端形状的变化会影响润湿性能。扩大规模可能需要更大的光源或组装更小的单元。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用可见光光固化引发的光诱导自书写(LISW)技术制备微柱阵列。通过光掩模产生周期性光束,在光交联树脂中诱导自聚焦和柱体生长。
2:样本选择与数据来源:
树脂由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)与樟脑醌及阳离子引发剂组成。微柱阵列在透明塑料基底上制备。
3:实验设备与材料清单:
设备包括蓝光LED光源、特定孔径图案的光掩模、喷涂涂层机、光学显微镜与扫描电子显微镜、接触角测量仪。材料包含TMPTA、聚四氟乙烯纳米颗粒及光引发剂。
4:实验流程与操作步骤:
将树脂注入样品池,通过光掩模照射20分钟,清洗去除未固化单体后干燥,再喷涂聚四氟乙烯纳米颗粒。进行润湿性与耐久性测试。
5:数据分析方法:
采用座滴法与前进/后退接触角法测量接触角,通过扫描电镜与光学显微镜进行结构分析,评估疏水性与透明度的趋势数据。
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blue LED light
λ_max = 470 nm
Thorlabs Inc.
Used as the light source for photocuring the resin, generating optical beams for self-writing.
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camera
Axiocam 105
Zeiss
Attached to the microscope for capturing images and videos of the samples.
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scanning electron microscope
JEOL JSM-5600
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Used for high-resolution imaging of the micropillar structures.
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optical microscope
Zeiss Axioscope
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Used for imaging the micropillar arrays and capturing structural details.
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Used for macro-lens imaging of droplets and surface wetting properties.
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contact angle goniometer
Ramé-Hart 250 F1
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Used for measuring water contact angles on the surfaces.
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VCA Optima system
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Used for advancing and receding contact angle measurements.
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Used to apply a thin layer of PTFE nanoparticles onto the micropillar arrays.
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