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溶胶凝胶法制备仿生超疏水性薄膜
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.41[理学—固体物理;理学—物理] TQ174.758[化学工程—陶瓷工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:[1]中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州730000, [2]中国科学院化学研究所分子科学中心,北京100080, [3]中国科学院研究生院,北京100039
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.50421502,50432020)、中国科学院化学研究所分子科学中心开放基金(2005)资助项目.
中文摘要:

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法和自组装(Self-assembled)制备了具有超疏水性的薄膜,水滴在该薄膜上的平衡静态接触角为155°~157°,滑动角为3°~5°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜微观表面,发现该薄膜表面分布了双层结构(Binary structure)的微纳米粗糙度的微凸体,上表层微米微凸体的平均直径为0.2 μm,下表层纳米微凸体的平均直径约为13 nm,其分布与荷叶表面的结构极其相似.用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜表面元素进行了成分分析,结果表明,其表面存在大量的F,Cl等元素,它能显著降低薄膜表面的表面能.薄膜超疏水性的原因可能是,通过硅片经溶胶粒子表面制备的薄膜具有合适的表面粗糙度,再经过全氟辛基三氯甲硅烷(FOTMS)化学修饰后,薄膜表面能进一步降低,这两个条件的有机结合就使得薄膜产生了超疏水性.

英文摘要:

A superhydrophobic silica film was prepared by means of sol-gel and self-assembly techniques, with a very high water contact angle (155°~157°) and a small sliding angle (3°~5°), making water droplet move readily on the surface. The film surface morphologies were observed with scanning electron microscope, and the elements on surface were determined by X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that there were many microconvexities with binary structure uniformly distributed on the surface atop of the film with the average diameter of about 0. 2μm and nanoconvexities on the lower surface layer of the film with the average diameter of about 13 nm, and the film surface structure was similar to that of lotus surface. Many elements such as F and C1 were observed on the film surface, which could make the film surface energy decreased dramatically. The possible reason of leading to superhydrophobic properties on the as-prepared film is due to form an appropriate surface roughness after sol-gel method, and its surface energy will be further decreased after being modified with perfluorooctyltrichloromethoxysilane (FOTMS). These two formed conditions of surface roughness and low surface energy on the film will make the film formed on silicon exhibit good superhydrophobic properties.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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