第四章 海洋防污损技术与材料 海洋工程材料课件教学 讲义.ppt

第四章 海洋防污损技术与材料;Basical principals about superhydrophobicity;润湿过程实际上是液相与气相争夺固体表面的过程，可以看作固－气界面的消失和固－液界面的形成过程。;图中表示界面均为一个单位面积，固－液接触时体系表面自由能的变化。;所以，?G0是液体润湿固体的条件。 但固体的表面张力?气－固和?液－固难于测定，因此难以用上述公式进行计算和衡量润湿程度。;可见，?越小，液体对固体的润湿程度越好。;润湿角;（1）在同一固体上，液体的表面张力越大，润湿角越大。;（2）同一液体，在表面能较大固体上时，其润湿角较小。;一些润湿角数据;Aspects contributing to super-hydrophobicity ;surface energy and surface properties;;Critical surface tension（临界表面张力）;Effect of substitution on the ?c of polymer;Superoleophobic, superhydrophobic and superamphiphobic Materials;Effect of roughness on wetting;表观接触角与界面张力关系是不符合Young’s方程的。但应用热力学也可以导出与Young’s方程类似的关系式。;Wenzel方程的前提是：假设液体始终能填满粗糙表面上的凹槽。 Wenzel方程表明，粗糙表面的存在，使得实际上固液的接触面要大于表观几何上观察到的面积，于是在几何上增强了疏水性（或亲水性）。 ?90时（亲水表面），?r随着表面粗糙度的增加而降低，表面变得更亲液； ?90时（疏水表面）， ?r随着表面粗糙度的增加而变大，表面变得更疏液。 粗糙结构对表面浸润性的增强作用，是仅仅靠改变表面化学组成所不能达到的。;亲水表面;砂纸打磨形成粗糙表面前后亲水性变化;Special wettability resulting from roughness;花中君子，出淤泥而不染;荷叶效应;荷叶效应;荷叶效应;荷叶效应;荷叶效应;荷叶自清洁;蝉翅表面的超疏水;聚碳酸酯仿生结构超疏水;聚碳酸酯表面粗糙度与亲水性关系;蚊子复眼结构及人造复眼（超疏水、防雾）;水黾：池塘中的溜冰者;Creation of a Superhydrophobic Surface from an Amphiphilic Polymer;Superhydrophobic Perpendicular Nanopin Film by the Bottom-Up Process;Facile Creation of a Bionic Super-Hydrophobic Block Copolymer Surface;advancing angle receding angle;advancing angle receding angle;若在以上液滴中加入足够多的液体，液滴的周界会突然向前蠕动。此突然运动刚要发生时的角度称为最大前进角，用?A, max来表示。 若从液滴中取出少量液体，液滴在周界不移动的情况下变得更平坦，接触角变小，此时的接触角称为后退接触角，简称后退角，用?R来表示。 当抽走足够多液体时，液滴周界前沿会突然收缩，此突然收缩刚要发生时的角度称为最小后退角，用?R, max来表示。;contact angle hysteresis;液滴动态行为与自清洁;roll angle;Factors contributing to contact angle hysteresis ;固体表面的不均匀性或多相性也是接触角滞后的原因。 前进角往往反映表面能较低的区域，或反映与液体亲和力弱的那部分固体表面的性质； 而后退角往往反映表面能较高的区域，或反映与液体亲和力强的那部分固体表面的性质。 表面污染也是常见的接触角滞后的原因之一。无论是液体或是固体的表面，在污染后均会引起接触角滞后。 实验表明，即使气相成分变化，也会引起水在金表面上接触角的变化。;Methodes to create superhydrophobic surfaces;等离子体处理法刻蚀聚丙烯制备超疏水性表面;射频等离子体辉光放电在硅基底上沉积氟碳化合物，制备具有带状结构的超疏水薄膜;在氧等离子体粗糙化处理的PET亲水性聚合物基底上形成氟硅烷（FAS）疏水层;Preparation of super-hydrophobic surface by photo etching;Preparation of super-hydrophobic surface by chemical vapour deposition methode;