荷叶效应和表面润湿原理

你有没有想过,为啥荷叶滴水不沾?这就得说“荷叶效应”和表面润湿原理了。要做出疏水表面,得把这两样搞定:一个是表面弄粗糙点儿,形成微纳米结构;另一个是给织物涂一层低表面能的东西。现在主流的做法分一步法和多步法。 先说一步法,就是想在一次步骤里同时搞定上面那两个条件。咱们接着上次聊的内容,接着讲讲表面刻蚀法还有表面沉积法。 你肯定听过等离子体刻蚀、化学刻蚀和激光刻蚀这几种蚀刻方式。有个研究拿棉织物来做实验,先用碱和等离子体蚀刻处理,再加上纳米SiO2颗粒和TEOS(正硅酸四乙酯),这样不仅让织物更结实,接触角还能达到173°。还有个研究者用酶蚀刻法做超疏水丝织物,接着用CVD工艺(化学气相沉积)把MTCS(甲基三氯氢硅)涂上去,结果水接触角达到了156.7°,滚动角只有8.5°。 再说说表面沉积法。这就是把原材料通过化学或物理手段一层层堆到纺织品上。比如用原位聚合和沉积做出多功能织物,再用PDMS(聚二甲基硅氧烷)改性,这种布不仅耐用、能抗菌,还能分油水分油水还能回收。另外有个研究用气相沉积法做出了CSCNTs(杯状叠层碳纳米管)的“地毯”结构,CSCNT地毯特别柔韧而且疏水,接触角有155°。 最后说说多步法。顾名思义就是分步骤来弄。通常先通过减法工艺(比如切割)让表面变粗糙,再涂一层低表面能的东西让它变疏水。比如有研究者用BPEI(聚乙烯亚胺)、APP(聚磷酸铵)、PDMS、CNC(纤维素纳米晶体)和SiO2这几样东西通过多步浸渍法给棉织物做了个BAPC(BPEI/APP/PDMS/CNC-SiO2)复合涂层。这种处理过的布既阻燃又防水,LOI值到了69.8,WCA高达156.6°,还挺耐磨的。