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在激光制备的微柱顶部构建纳米结构以增强铝合金的疏水性
摘要： 超疏水表面的制备因其在自清洁、防冰或减阻等诸多潜在应用领域的价值，成为研究和工业界的热门课题。激光微纳结构化是一种无需化学处理即可复刻荷叶双尺度结构以实现超疏水性的高效方法。激光加工后样品最初呈亲水性，在大气环境中暴露数天后才会转变为疏水性。通过真空处理，这一转变时间显著缩短至仅需4小时。研究人员利用纳秒激光系统开发出了超疏水表面的两步制备法：第一步制备大尺寸微柱结构，随后采用离焦激光束在第二步形成纳米级突起。这种纳米结构的形成使表观接触角从149°提升至175°。
关键词： 纳米结构、铝、超疏水、光纤激光器
更新于2025-09-11 14:15:04
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红外激光参数对表面形貌及疏水性能的影响研究
摘要： 多项研究表明，超疏水表面已应用于微纳结构与低表面能材料领域。本研究采用红外激光扫描结合简易盐化改性方法提升表面疏水性。当扫描速度为100毫米/秒、激光功率30瓦且扫描间距200微米时，表面表观接触角可达157°。通过表面特性评估发现，降低扫描速度或提高激光功率均能增强表面疏水性能。经老化处理后，该方法制备的超疏水表面仍保持良好耐久性。
关键词： 红外激光、表面形貌、激光参数、超疏水
更新于2025-09-11 14:15:04
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高温透明超疏水Teflon AF-2400/氧化铟锡纳米复合薄膜
摘要： 聚四氟乙烯AF-2400因其卓越的化学、光学等特性启发了我们通过改性增强其疏水性。我们采用旋涂技术在室温下制备了以AF-2400聚合物为基体、氧化铟锡(ITO)纳米颗粒为填料的AF-2400/ITO纳米复合材料。通过配置3-30 mg/ml不同ITO浓度研究纳米颗粒负载量对薄膜性能及超疏水性的影响，同时考察了旋涂速度与退火温度的作用。运用原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见光谱对薄膜进行表征。结果表明：该薄膜凭借低表面能与纳米/微米级结构特征实现了超疏水性。当ITO浓度增至15 mg/ml时，通过提升表面粗糙度使复合薄膜超疏水性显著改善——静态接触角达152°且接触角滞后小于2°。该纳米复合薄膜还具有优异热稳定性，在240°C高温下仍保持超疏水特性。采用Wenzel、Cassie-Baxter和Shuttleworth-Bailey三种模型预测静态接触角，证实后者预测最准确。此外，玻璃基AF-2400/ITO薄膜在可见光及红外波段展现出约95%的高透光率，通过Bergman表示法的有效介质理论模拟其透光性，可见光范围内实测值与模拟值高度吻合?；诒狙芯拷峁猛坎阍谔裟艿绯胤阑つ?、耐化学腐蚀?；げ愕戎疃嗍导视τ弥芯哂兄匾壑?。
关键词： 高温、超疏水、纳米复合材料、氧化铟锡、透明、聚四氟乙烯AF - 2400
更新于2025-09-10 09:29:36
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具有超疏水性和热稳定性的有机-无机复合纳米涂层
摘要： 目的——本文旨在研究不同烷基链硅烷与硅微米/纳米颗粒结合的热稳定性和疏水性。设计/方法/途径——采用溶胶-凝胶法，通过低表面能异辛基三甲氧基硅烷（ITMS）和乙基三甲氧基硅烷（ETMS）溶液进行表面改性，制备超疏水玻璃基底。利用硅微米/纳米颗粒构建分级双粗糙尺度固体表面以增强表面粗糙度。将制备的溶胶通过浸涂法施加于玻璃基底，并在管式炉中以400°C控温干燥。研究发现——Si/ITMS和Si/ETMS薄膜分别使玻璃基底获得高达154±2°和150.4±2°的水接触角，其滑动角低至3°和5°。涂层体系中硅微米/纳米颗粒间形成的纳米柱结构可悬浮水滴。两种超疏水涂层在200°C高温下均保持良好稳定性（接触角无变化）。Si/ITMS薄膜在400°C高温冲击后仍维持超疏水性，在450°C转为疏水状态。研究局限/意义——该发现有助于开发高热稳定性超疏水涂层。实践意义——溶胶法为有机-无机网络结合提供了理想介质，可实现最佳表面粗糙度下的高疏水性。原创性/价值——通过不同烷基链硅烷树脂与硅颜料微米/纳米颗粒的复合应用，开发出具有高热稳定性的超疏水涂层。
关键词： 超疏水、有机涂层、热稳定性、涂层、分级粗糙度
更新于2025-09-09 09:28:46
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表面多功能ZnO海胆结构的简易制备
摘要： 功能性氧化锌纳米结构表面在众多应用领域具有重要价值。本研究报道了在近室温条件下简单制备出形似海胆的氧化锌表面结构——从海胆中心向外辐射出密集排列、长度达微米级的锥形纳米针。这些氧化锌海胆结构成功地在多种不同基底（包括硅(Si)、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铜(Cu)薄片以及种植有氧化锌纳米晶种的硅片）上以高表面密度和覆盖度形成。通过时间分辨扫描电镜观测到硅基底上氧化锌纳米结构的生长动力学过程：早期生长阶段出现"幼年"海胆结构，随后海胆纳米针的长度和密度持续增加，而尖锐的纳米针形态在整个生长过程中得以保持。同时观察到与海胆结构共生的ε-Zn(OH)2正交晶系晶体。同步辐射X射线衍射测量证实了不同生长时间纳米结构的晶体结构。 在种植晶种的硅基底上，我们发现了两阶段生长机制：先垂直排列的氧化锌纳米针阵列进行初级生长，随后在海胆状结构在纳米针阵列上方进行次级生长。实验证明了硅基底上这种具有高表面密度的尖锐纳米针海胆结构具备抗菌、减反射和润湿功能特性：首先，在大肠杆菌(E. coli)培养液中孵育24小时后，该表面能抑制细菌定殖（与对照基底——裸硅和溅射20纳米氧化锌薄膜的硅片相比）；其次，该超亲水表面（水接触角约0°）经简单硅烷化处理后可转变为超疏水表面（表观水接触角θ=159°±1.4°，接触角滞后Δθ<7°），高速摄像机捕捉到10微升水滴的弹跳现象（接触时间仅15.3毫秒）；第三，种植晶种硅基底上密集的尖锐氧化锌纳米针和海胆结构在波长范围λ=200-800纳米内呈现反射率R<1%的特性。这种通过室温简单工艺制备、可在多种基底实施的独特形貌氧化锌海胆结构，有望进一步开发多功能表面和产品配方。
关键词： 超亲水、超疏水、减反射表面、氧化锌海胆状结构、大肠杆菌、纳米结构表面
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用纳秒激光在ABS材料上制备超疏水与超亲水表面
摘要： 采用纳秒级绿色激光在商用白色丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）表面同时制备出超疏水与超亲水表面。这些润湿行为直接源于激光诱导的表面改性。激光未制作预定义图案，而是通过将样品沿焦轴置于不同位置、以1200 DPI分辨率进行全表面激光脉冲照射实现。其变化与各实验采用的激光能量密度相关：在焦点位置使用最高能量密度时，材料表面剧烈受热使熔融物质流动，形成近乎平整的超亲水表面；而将样品偏离焦点0.8微米处使用较低能量密度时，材料流动受限且快速冷却，最终冻结为粗糙的超疏水表面。最终获得接触角大于150°、滚动角小于10°的稳定润湿特性。
关键词： 超亲水、超疏水、表面润湿性、纳秒激光表面改性、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）
更新于2025-09-04 15:30:14