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本 科 生 毕 业 设 计 文献综述 课题名称 基于纳米粒子形状调控的规则型仿生超疏水界面的研究 姓名与学号 冯 灏（3060911066） 指导教师 计 剑 年级与专业 06级高分子材料与工程 所在学院 高分子系 目 录 1. 课题背景介绍 3 2. 纳米材料的利用和发展 3 2.1 纳米材料的使用与进展 3 2.2 树莓装二氧化硅纳米粒子的制备 3 3. 超疏水界面的研究与应用 4 3.1 超疏水研究背景 4 3.2 超疏水表面制备方法概述 5 4.水辅助法制备有序多孔膜结构技术简介 6 5.粒子阵列排布技术的简介 7 6. 小结 7 7. 参考文献 7 . 1. 课题背景介绍 我们从仿生学的角度出发，研究第一次从苍蝇复眼的形态仿生的方法来微纳结构的调控进行了探索。主体实验布局就是开始制备得到树莓状，锥形，不同尺寸球形二氧化硅纳米粒子，进一步以BF复刻得到的蜂窝状PDMS膜片为基底，压印纳米粒子阵列，制备得到微纳复合的仿苍蝇复眼特异性结构，研究不同粒子形状大小等参数的调控对最终获得的特殊浸润性表面的影响。 这方面实验共涉及到了三方面的研究领域，对于不同纳米粒子的制备，超疏水界面的烟具，以及PDMS压印的技术。 2. 纳米材料的利用和发展 2.1 纳米材料的使用与进展 根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计， 纳米材料大致可分为零维的纳米粉末 （颗粒和原子团簇）、 一维的纳米纤维 （管） 、 二维的纳米膜， 三维的纳米块体等。其中纳米粉末开发时间最长， 技术最为成熟， 是生产其他三类产品的基础。 纳米粉末： 又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。 纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。 纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。 纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。 2.2 树莓装二氧化硅纳米粒子的制备 在最近几年的研究中。双尺寸分级结构的材料，具有明确界定的形态，以其新颖的结构和独特的性质，在近几年来也吸引了科研工作者越来越多的关注。众所周知，材料表面的湿润度可以通过改变表面能和表面粗糙度来进行调节，因此，如果想在更大程度上提高材料表面的疏水性能或亲水性能，那么构建一种分层结构来增加表面的粗糙程度，不失为一种有效合理的方法。经过一些课题小组出色的研究工作，纳米-微米结构哦的分级材料的组装，例如树莓形、雏菊形、多荚形和不对称形颗粒已经被成功的制备出来。 He等人采用自组装的方法制备得到树莓状二氧化硅颗粒表面。他们根据静电相互作用原理，首先将聚电解质层层自组装到二氧化硅大颗粒表面，而后将小尺寸二氧化硅颗粒吸附到大颗粒的表面，从而得到树莓状的形貌。在细乳液聚合方法中，无机粒子在细乳液聚合化过程后被分散到单体相中，而每个细乳液液滴都作为一个微反应器，颗粒的成核反应就发生在这些小液滴当中。Wu等人通过细乳液聚合的方法，在（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷修饰的二氧化硅颗粒的存在下，以十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，十六烷作为助稳定剂，合成出了二氧化硅/聚苯乙烯纳米复合颗粒。Ming等人制备出了基于二氧化硅的树莓状颗粒。制备方法主要包括氨基功能化的纳米颗粒和环氧基修饰的微粒的合成，然后根据环氧基-氨基体系下两种不同尺寸的二氧化硅颗粒之间的反应，制备得到这种具有明确界定的颗粒形貌。 乙烯吡啶是一种备受关注的聚合物，它作为一种十分有效的表面修饰试剂广泛的应用于纳米小颗粒的固定。因此，在我们的工作中，我们借助聚乙烯吡啶的粘连作用，将小尺寸的荧光二氧化硅纳米颗粒固定组装到大尺寸的荧光二氧化硅颗粒表面，构建出一种分级结构的树莓状荧光二氧化硅颗粒。 3. 超疏水界面的研究与应用 3.1 超疏水研究背景