具有微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面潤(rùn)濕性能研究

固體表面潤(rùn)濕性能是表征固體的一個(gè)重要參數(shù)，它是由表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定的。超疏水性表面是指水在固體表面的接觸角大于的表面。一般超疏水表面的方法有兩類：一本中用兩種簡(jiǎn)單方法成功了具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水性納米界面材料。研究表明，納米結(jié)構(gòu)及微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)采用Al2O3模板覆蓋法了具有微納米結(jié)構(gòu)聚苯乙烯（PS）超疏水表面，對(duì)表面結(jié)構(gòu)，方法，材料對(duì)表面潤(rùn)濕性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究并且找出了利用這兩種方法PS超疏水表面的最佳條件。一步溶液浸利用磷酸乙醇溶液一步浸泡法具有微納米結(jié)構(gòu)超疏水鎳片，并且研究了不同的磷鏈長(zhǎng)，不同濃度，溫度條件對(duì)超疏表面浸泡一步法的超疏水表面在油水分離領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了初步的研究。：超疏水，潤(rùn)濕性，微納米結(jié)構(gòu)，接觸角，接觸角StudyontheWettingBehavioroftheSuperhydrophobicSurfacewithMicro-andNano-StructuresWettabilityisanimportantpropertyofsolidsurfacewhichernedbythesurfacechemicalcompositionandgeometricalstructures.Superhydr-ophobicsurface,withwatercontactanglelargerthan150,hasattractedmoreandmoreinterestbecauseitwillbringgreatconvenienceonourdailylifeaswellasinmanyindustryprocesses.Conventionally,therearetwomethodstoproducethesuperhydrophobicsurfaces.Oneistomodifythelowsurfaceenergystuffonthesurface;theotheristoproducemicoandnano-structuresonthesurface.Inthispaper,wereportedtwokindsofmethodstoproducesuperhydrophobicsurface.ExperimentresultsshowthatsurfacestructurescangreatlyinfluencethehydrophobicityoftheAl2O3TemteTheAl2O3temtewithnanostructureswasusedasthetemte,andcapillaryLithographyandtemperatureinducedCapillaryTemteWettingMethodwereusedtoproducethesuperhydrophobicpolystyrenesurfaceswithmico-andnano-structures.Theinfluenceofthesurfacestructuresandthematerialsonthewettabilityofthepreparedsurfaceswasstudiedsystematically.Thebestparameterforproducesuperhydrophobicsurfaceonthepolystyrenesurfacewasdiscovered.OnestepsolutionimmersedThesuperhydrophobicNisurfacewasfabricatedbyonestepimmersedmethodintheethanolsolutionofCH3(CH2)13P(O)(OH)2.Theinfluenceofthelengthofchain,temperatureandsolutionconcentrationonwettabilityofthepreparedNisurfacewasstudied.Thisonestepimmersedmethodissimpleandeffective,andwasbelievedtobeusedintheindustryfield.Theapplicationofthemeshfabricatedbythismethodintheoilwaterseparationfieldwasalsostudied.:superhydrophobicity,wettability,micoandnanostructures,contactangle,contactanglehysteresis濕潤(rùn)性是固體表面的重要性質(zhì)之一，通常用液體在固體表面的接觸角來(lái)表征。一般把水的接觸角大于150的固體表面，稱為超疏水表面。已經(jīng)證明一種簡(jiǎn)單而又有效的達(dá)到超疏水性的方法是在固體表面微納米結(jié)構(gòu)1-3。許多植物葉表面的疏水性非常強(qiáng)，水滴落上之后會(huì)滾落且不留痕跡。最典型的是荷葉表面，水滴與葉面之間的接觸角平均為160，并且水滴很容易滾落，這種強(qiáng)疏水性現(xiàn)象被稱為荷葉效應(yīng)（otusft。早在20世紀(jì)70年代，人們就發(fā)現(xiàn)荷葉表面微米尺度的粗糙結(jié)構(gòu)是其具有疏水性與自清潔功能的關(guān)鍵。江雷研究組發(fā)現(xiàn)在荷葉表面微米結(jié)構(gòu)的乳突上還存在著納米結(jié)構(gòu)，認(rèn)為微米結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)是引起表面強(qiáng)疏水性的本因。研組在2004《Ntur上報(bào)告4揭開了水黽能在每個(gè)微米級(jí)的剛毛上又存在著很多復(fù)雜的納米級(jí)溝槽，認(rèn)為正是這種獨(dú)特的微、納米階層結(jié)構(gòu)使得水黽能夠在水面上如在地面上一樣行走、奔跑、跳躍。這些特的微、納米階層結(jié)構(gòu)使得水黽能夠在水面上如在地面上一樣行走、奔跑、跳躍。這些生物現(xiàn)象均表明濕潤(rùn)性與固體表面幾何結(jié)構(gòu)之間有著密切的關(guān)系。超疏水表面在自清潔材料5,67和無(wú)損液體傳輸[86,910。接觸角的大小主要與固體表面自由能和表面幾何結(jié)構(gòu)兩個(gè)因素有關(guān)，然而粗糙表面接觸角滯后現(xiàn)象的存在使得接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系變得復(fù)雜，其物理機(jī)制及它和表面潤(rùn)濕性的關(guān)系至今仍未澄清11。本文綜述了具有微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面潤(rùn)濕性能研究的進(jìn)展，包括微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面的超疏水表面的方法主要分為兩類：一類是在固體表面修飾低表面能物質(zhì)降低其表面能，從而達(dá)到超疏水的效果，例如，將可升華材料與硅石或鋁石混合，除12凝膠法化膜，13,14；將熔融烷基正乙烯酮二聚體（，石蠟的一種）后得到刺狀表面15；利用等離子體刻蝕使玻璃表面粗糙化，然后修飾氟硅烷16；利用等離子體聚合的方法,在光滑的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯表面上七氟丙烯酸薄膜17;還有用等離子體聚合的方法在玻璃表面和棉花纖維上聚合含氟烯烴18等。/toithgrhymthod）（Nophotolithogrphymthod）19。光刻蝕法采用光刻膠、掩模板，用紫外光進(jìn)行微加工。該法工藝成熟，能批量生產(chǎn)尺寸小至250nm(193nmrF準(zhǔn)分子激光和波長(zhǎng)157nm的F2)10nm量級(jí)的圖形20100m的下限。因此近年來(lái)人們開發(fā)了許多21[22,232425、溶膠凝膠法2627、機(jī)械組裝單分子層法28、一步成膜法2930]、模板擠出法31、化學(xué)氣相沉積法32、激光誘導(dǎo)法33,34和軟刻蝕法(oftlithogrphy)19等。其中，軟刻蝕工藝簡(jiǎn)單，對(duì)條件要求不高，又能在曲面上進(jìn)行操作，甚至可三維的立體圖形，因此近年來(lái)備受研究人員關(guān)注。軟刻蝕法包括微接觸印刷[35,36]、毛細(xì)微模塑[373839]轉(zhuǎn)移微模塑40和微模塑41元件——彈性。聚二基硅氧(PD)具化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)、柔軟、其它材料不粘連的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制作的最佳聚合物。Sun等人42用PDS直接澆鑄在荷葉表面，得到了具有與荷葉相反結(jié)構(gòu)的模板，然后再在該模板上澆鑄PDS，得到了與荷葉相似結(jié)構(gòu)的周期性結(jié)構(gòu)表面，達(dá)到了超疏水的效果。人[43]用一種由下而上生長(zhǎng)晶體的方法（Bottom－upprocess）在硼玻璃表面了具有（Brucite-typeCobalt,分別是所制得表面的俯視和側(cè)視場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FE－SEM）圖，c為針尖結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡（TEM）圖，d為針尖結(jié)構(gòu)表面模型示意圖。圖1（a,b）BCH-LA膜的俯視和側(cè)視FE-SEM圖（c）BCH-LA膜的TEM圖（d）膜表Fig.1(a,b)FE-SEMimagesoftheBCH-LAfi observedfromthetopandside,(c)TEMimagesoftheBCH-LAfi .(d)Asimplemodelofthefilmwiththefractal93%-97%190％時(shí)，聚四氟乙烯帶的接觸角從118°增大到165°。張希等人[45]以層層自組裝技術(shù)（Layer-by-layerself-assemblytechnology）了聚電解質(zhì)多層的基底，用電化學(xué)沉積的方法在此基PDMS鏈段在表面富集，從而得到了了具有超疏水性能的表面[47]。Wenzel[48Cassie[49]。他們得出了兩個(gè)表所接觸的溝槽(2.a).Cassie方recoswrrer投影面積之比）。Wenzel方程只適用于熱力學(xué)穩(wěn)定平衡狀態(tài)，由于表面不均勻，液Cassie模型假設(shè)液體在固體表面形成一種復(fù)合表面，液體并不充滿溝槽，液體rcosccoses 其中c為這種復(fù)合接觸表面上的表觀接觸角Ф為這種復(fù)合接觸表面中固液接 2(a)(b)液滴在粗糙結(jié)構(gòu)頂部形成一種氣固復(fù)合結(jié)構(gòu)表Fig.2(a)Adropfillsthegroovesoftheroughsurface.(b)ThedropsitsonthecrestsoftheroughpatternformingacompositesurfaceJürgenJopp等人[50]用成形法（ReplicationMoldingProcess）了四種不觸角的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面幾何結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致液滴從Wenzel潤(rùn)濕[48]向Cassie潤(rùn)濕[49]轉(zhuǎn)變，即固液從完全接觸轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻鏆庖汗倘嘟佑|，認(rèn)為這主要是圖3Fig.3SketchesofthefourtypesofmicrostructuresusedforthewettingexperimentsYoshimitsu等人[21]的研究也印證了這種氣固復(fù)合結(jié)構(gòu)的存在。他們用機(jī)械加工圖4 度c，所有樣品中柱寬度50μm，溝槽深度為100μmFig.4Shapesof1mgwaterdropletsonpreparedpillarstructures,correspondingwatercontactanglesθ,roughnessfactorsr,andpillarheightsc.Pillarwidthsaare50μmandgroovewidthsbare100μminallsamples.Jau-YeShiu等人[51]用聚苯乙烯納米小球了具有納米級(jí)的周期性結(jié)構(gòu)表面。5隙率與接觸角滿足改進(jìn)的Cassie方程[52]。560°CSEM圖及對(duì)應(yīng)的水的接觸角。聚苯乙烯小球的直徑及對(duì)應(yīng)表面水的接觸角分別為(a)400nm,135°,(b)360nm,144°,(c)330nm152andd190nm168°Fig.5SEMimages(60°C)ofthesize-reducedpolystyrenebeadsandthewatercontactanglemeasurementonthecorrespondingmodifiedsurfaces(insets).Thediametersofpolystyrenebeadsandwatercontactanglesonthesesurfacesweremeasured:(a)400nm,135°,(b)360nm,144°,(c)330nm,152°,and(d)190nm,168°.Bar:1μm徐堅(jiān)等人]用一步成膜法了具有高接觸角和低接觸角滯后的超疏水表面，并究表?xiàng)l對(duì)體面觸響在定度件將A聚碳酯的二甲基甲酰胺（DF）溶液涂覆在玻璃片表面，過(guò)程中會(huì)發(fā)生氣相誘導(dǎo)相onystructure究了同對(duì)濕對(duì)程中分的影。發(fā)在對(duì)濕為0、5％75％時(shí)，所得固體的表面接觸角分別為3.、5.和6.（如圖6。認(rèn)為這是因?yàn)橄鄬?duì)濕度比較低時(shí)，過(guò)程中由于沒(méi)有足夠的水汽，聚合物不能形成較多的納米結(jié)構(gòu)，而在相對(duì)濕度較高時(shí)，則比較容易形成具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面，這種圖6在室溫下不同濕度條件下(a)20%，(b)50%，(c)75%成膜的掃描電鏡，(d)Fig.6SEMimagesofcoatingscastatroomtemperaturewithdifferentRHof(a)20%,(b)50%,(c)75%,(d)sideviewofcoating(c)徐堅(jiān)等人[54]利用模板擠出法，首次以親水性聚乙烯醇為原料，了具有超疏水的CH2基團(tuán)向外（如圖7），導(dǎo)致體系的表面能降低。 圖7PVA納米纖維剖面的掃描電鏡圖以及PVA分子在氣固界面的構(gòu)Fig.7Cross-sectionalSEMimageoftheas-synthesizedPVAnanofibersandconformationmodesofthePVAmoleculesattheair/solidinterface.Extrand[55]研究了如圖8所示化學(xué)不均勻表面上的接觸圖中陰影部分與與陰影部分均相表面接觸角相同；當(dāng)液滴的接觸底面達(dá)到白域時(shí)，即液滴將陰Fig.8Asmallcircularpatchofmaterial2onasubstrateconsistingofmaterial1:(a)nview;(b)sideview其中a是表觀前進(jìn)角，V是液滴的體積,a,0是溝槽邊緣的前進(jìn)角，γ是液體的表面張力，ω為柱狀結(jié)構(gòu)與底面所成夾角。如果Λ>Λc，即接觸線密度大于臨界接觸線密度，液滴將會(huì)懸在溝槽上，不會(huì)與溝槽底部接觸，從而產(chǎn)生超疏水表面；反之，如果圖9表面覆蓋有正方形柱狀結(jié)構(gòu)（邊長(zhǎng)x,高z）的六邊形陣列示意圖。（a）俯視圖。Fig.9Schematicdepictionofasurfacecoveredbyahexagonalarrayofsquareasperitiesofwidthxandheightz.(a)nview.Thesquaregridhasalineardimensionofy/2.Thedashedlinedefinesasingleunitcell.Thecrosshatchedareasarethetopsoftheasperities.(b)Sideview.TheanglesubtendedbythetopedgesoftheasperitiesisΦ,andtheriseangleoftheirsidesisω而單用這個(gè)理論卻不能解釋Yoshimitsu等人發(fā)現(xiàn)的結(jié)果[57]Extrand出另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)臨界粗糙高度Zc[56]Zcbtan[(a,0180)/Fig.10Amagnifiedsideviewofasuspendedliquidprotrudingtoadepth,d,betweentwomodelasperties.Theasperitieshaveaheightofzandaumdistancebetweenthemof2b.Theliquidexhibitsitstrueadvancingvalue,θa,0onthesidesoftheasperities.θdistheanglebetweenthehorizontalneandtheprotrudingliquidΛ>Λc，同時(shí)還要滿足粗糙高度要大于液滴塌陷在溝槽的高度，即Zd(ZZc)。結(jié)構(gòu)條件，為設(shè)計(jì)和微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水表面提供了理論基礎(chǔ)。圖11用于理論分析的粗糙結(jié)構(gòu)幾何模型（a）精細(xì)粗糙結(jié)構(gòu)－一級(jí)結(jié)構(gòu)（b）精細(xì)粗Fig.11Amodelroughnessgeometryfortheoreticalysis.(a)Thefinescaleroughness-thefirstgeneration.b)Thefinescaleroughnessformsthesurfaceofthecoarsescalepillars-thesecondgenerationofroughness.(c)Thepillargeometryatbothscalesisassumedperiodic接觸角，即水滴是否容易從表面滾落。前進(jìn)接觸角與后退接觸角之差稱之為接觸角的滯后，接觸角滯后越小說(shuō)明液滴越容易從固體表面滾落。超疏水表面不僅需要大的接觸角，而且還需要小的接觸角滯后，即水滴容易滾落。接觸角滯后的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)樗粌H是判斷一個(gè)表面是否具有超疏水性的重要標(biāo)準(zhǔn)，還可以看作液體在固體表面粘附性能的一個(gè)量度[58]，也是表征液體在固體表面流動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)[59,60]。滯后一般認(rèn)為主要是表面粗糙、化學(xué)不均等因素引起滾落[61]。Furmidge等人[62]提出了計(jì)算提出了液滴在表面自發(fā)移動(dòng)所需要傾角α的計(jì)算方程:mgsinkwlv(cosrcosam是液滴的重量，g是重力加速度，k是常數(shù)，ω和后退角可以計(jì)算出能使液滴滾動(dòng)的表面最小傾角。由此可以看出，接觸角的Quéré等人6364對(duì)超疏水表面上的液滴動(dòng)態(tài)行為作了詳細(xì)的研究,認(rèn)為這種表面上液滴與表面以及空氣間的一維三相線非常關(guān)鍵,因?yàn)殡S著接觸角的增加,液珠與固體的接觸面積就會(huì)收縮,如果這條三相線不容易的話,那么接觸角滯后就會(huì)滯后一般較小。McHale等人[65]用光刻蝕法了一系列尺寸不同的柱狀結(jié)構(gòu)表面（如圖12所示），測(cè)定其接觸角滯后，發(fā)現(xiàn)如果處于Wenzel潤(rùn)濕模式，即液滴與固體Cassie模式時(shí)， (a)SurfacetexturebasedonsquaresofsidelengthsDembeddedinasquarearrayofrepeatsizeL,(b)equivalenttextureto(a)butwithsidelengthandarraylengthhalved,and(c)afurtherhalvingofthedimensionsin(b).Ineachcase,thesolidsurfacefractionisthesame.Whiletheperimeterdoubleseachtime,thedimensionsarehalved.Fang等人[66]用亞穩(wěn)態(tài)理論解釋了接觸角滯后現(xiàn)象。 ann-Good平行條模[67]進(jìn)行了分析。圖10所示為接觸角與潤(rùn)濕Gibbs自由能曲線。前進(jìn)接觸角為⊿G~15341圖13在非均相平行條帶結(jié)構(gòu)潤(rùn)濕自由能?G energy?Gasafunctionoftheinstantaneouscontactangleonaheterogeneoussurfacecomposedofhorizontal,parallelstrips和解吸現(xiàn)象，只要用固液間相互作用就可以解釋[68,69]。江雷等人[70]認(rèn)為納米結(jié)構(gòu)隨著微納米科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，超疏水表面的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。Tsujii等人[71]了一種具有疏油性疏水性的超雙疏表理,150油滴在該表面上很容易滾動(dòng);與水的接觸角可達(dá)170°。Minko等人[72]了一種具有二級(jí)結(jié)構(gòu)自適應(yīng)聚合物表面。第一級(jí)結(jié)構(gòu)與甲苯接觸后與水的接觸角為160°,水珠很容易滾動(dòng),當(dāng)表面浸入PH為3的水浴中幾分鐘后,水珠在表面鋪展。等人[73]通過(guò)拉伸和釋放具有三角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚酰胺薄pH值范圍內(nèi)具有超疏水性的納米結(jié)構(gòu)碳膜，該膜表面的納米結(jié)構(gòu)以及類石墨結(jié)構(gòu)碳纖維本身所具有的耐酸堿腐蝕特pH范圍內(nèi)超疏水性能的重要原因74]陣列碳納米管膜，在任何處理時(shí)，陣列碳納米管膜表現(xiàn)出超疏水和超親油經(jīng)硅飾則現(xiàn)雙質(zhì)[75了ZnO納米ZnO超疏水可逆變化的開關(guān)效應(yīng)76]2小時(shí)后，液滴會(huì)在表面展開，實(shí)現(xiàn)超疏水性到超親水性的轉(zhuǎn)變，進(jìn)過(guò)紫外置7(如圖14所示)。在紫外線輻射和放置條件下ZnO納米棒陣列膜表面的超疏水超親水可逆轉(zhuǎn)變 (a)PhotographsofwaterdropletshapeonthealignedZnOnanorodfi (left)andafter(right)UVillumination.(b)Reversiblesuper-hydrophobic-super-hydrophilictransitionoftheas-preparedfi underthealternationofUVirradiationanddarkstorage.他們還利用激光光刻技術(shù)在硅表面了微米/納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)表面原盡管已有越來(lái)越多的文獻(xiàn)有關(guān)超疏水表面的研究，但是要真正將其實(shí)際應(yīng)合。具有粗糙表面的材料通常機(jī)械強(qiáng)度較低，而且目前人工超疏水表面的使用較短，即于大氣中會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)污染物或灰塵的吸附而使表面不再呈現(xiàn)出超疏水功能化超疏水表面的研究也有待于進(jìn)一步深入。因此超疏水表面的研究還存在方法，以得到接觸角大、接觸角滯后小、機(jī)械強(qiáng)度高、使用長(zhǎng)的超疏水表面。本中，用兩種簡(jiǎn)單方法成功了具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水性納米界用溶液法的具有維納米結(jié)構(gòu)表面接觸角能夠達(dá)到143°左右，不能達(dá)到超疏的效SBSSBSPS按照不同比例溶于甲苯中，發(fā)PSPS的甲苯溶液得到的在實(shí)際中廣泛應(yīng)用的前景，并且對(duì)這種一步溶液浸泡法的超疏水表面在油水分ExtrandCW.Langmuir,2002, arNA.Langmuir,2003,HeBo, arNA,LeeJ.Langmuir,2003,19:GaoX,JiangL.Nature,2004,432:PaarNA,JLee.Langmuir,BlosseyR.NatureKindH,BonardJM,EmmeneggerC,etal.Adv.GauH,HerminghausS,LenzP,etal.Science,1999,SunTL,FengL,GaoXF,etal.Acc.Chem.Res.2005,CalliesM,QuéréD.SoftMatter,MchaleG,ShirtcliffeNJ,NewtonMI.Langmuir,2004,NakajimaA,FujishimaA,HashimotoK,etal.Adv.Mater.,1999,11:1365–TadanagaK,KatataN,MinamiT.J.Am.Ceram.Soc.,1997,80:1040–TadanagaK,KatataN,MinamiT.J.Am.Ceram.Soc.,1997,80:3213–ShibuichiS,OndaT,SatohN,etal.J.Phys.Chem.,1996,100:19512–OgawaK,SogaM,TakadaY,etal.Jpn.J.Appl.Phys.,1993,32:L614–ChenW,FadeevAY,HsiehMC,etal.TeareDOH,SpanosCG,RidleyP.Chem.XiaY,WhitesidesGM.Angew.Chem.Int.Ed.潘力佳(PanLJ),何平笙(HePS). 微細(xì)加工技術(shù)(MicrofabricationYoshimitsuZ,NakajimaA,WatanabeT,etal.Langmuir,2002,18(15):YoungbloodJP,McCarthyTJ.Macromolecules,1999,32:BicoJ,MarzolinC,QuéréD.EurophysLett.,NakajimaA,HashimotoK,WatanabeT,etal.Langmuir,NakajimaA,FujishimaA,HashimotoK,etal.Adv.TadanagaK,MorinagaJ,MatsudaA,etal.Chem.Mater.,TadanagaK,MorinagaJ,MatsudaA,etal.JournalofSol-GelScienceandTechnology,2000,19:211－214GenzerJ,EfimenkoK.ZhaoN,XuJ,XieQD,etal.Macromol.Rapid.Commun.,2005,26:XieQD,XuJ,FengL,etal.Adv.Mater.,FengL,LiSH,ZhaiJ,etal.Angew.Chem.Int.SunTL,WangGJ,LiuH,etal.J.Am.Chem.Soc.,2003,125LiM,LuQH,YinJ,etal.MaterialsChemistryandPhysics,LiM,LuQH,YinJ,etal.AppliedSurfaceScience,BrittainS,PaulKE,ZhaoXM,etal.JPhysicsWorldXiaY,WhitesidesGM.J.Annu.Rev.Mater.Sci.,1998KimE,XiaY,WhitesidesGM.Nature,1995,376:SuhKY,ChoiSJ,BackSJ,etal.Adv.Mater.,2005,KimE,XiaY,ZhaoXM,etal,Adv.Mater.,1997,ZhaoXM,XiaY,WhitesidesGM,Adv.Mater.,1996,XiaY,KimE,ZhaoXM,etal,Science,1996,SunMH,LuoCX,XuLP,etal.Langmuir,HosonoE,FujiharaS,HonmaI,etal.J.Am.Chem.Soc.Commun.,2005,127(39):ZhangJL,LiJ,HanCY.Macromol.Rapid.Commun.,ZhangX,ShiF,YuX,etal.J.Am.Chem.Soc.,XieQD,FanGQ,ZhaoN,etal.Adv.ZhaoN,XieQD,WenLH,etal.Macromolecules,JoppJ,GrüllH,Yerushalmi-RozenR.Langmuir,2004,20:WenzelRN.Ind.Eng.Chem.,1936,28:CassieABD,BaxterS.Trans.FaradaySoc.,1944,40:ShiuJY,KuoCW,ChenPL,etal.Chem.Mater.,2004,BicoJ,MarzolinC,QuéréD.Europhys.Lett.,LuXY,ZhangCC,HanYC.Macromol.Rapid.Commun.,FengL,SongYL,ZhaiJ,etal.Angew.Chem.Int.ExtrandCW.Langmuir,2003,19:ExtrandCW.Langmuir,2004,20:YoshimitsuZ,NakajimaA,WatanabeT,etal.Langmuir,2002,18(15):ExtrandCW.Langmuir,2004QuéréD.PhysicaA,2002,MarmurE.Langmuir,2004,20:FurmidgeCGL.J.ColloidSci.,ElSherbiniAI,JacobiAM.J.ColloidInterfaceSci.,2004,AussillousP,QuéréD.Nature,RichardD,ClanetC,QuéréD.Nature,McHaleG,ShirtcliffeNJ,NewtonMI.Langmuir,2004,FangCP,DrelichJ.Langmuir,2004,20:annAW,GoodRJ.J.Colloid.Interface.Sci.,1972,38:ExtrandCW,KumagaiY.J.Colloid.Interface.Sci.,1997,191,ExtrandCW.J.Colloid.Interface.Sci.,1998,207:江雷(JiangL).科技(Science&TechnologyShibuichiS,YamamotoT,OndaT,etal.J.Colloid.Interface.MinkoS,MullerM,MotornovM,etal.J.Am.Chem.Soc.,LuXY,ZhangJL,ZhangCC,etal.Macromol.RapidCommun.,FengL,LiSH,LiHJ,etal.Angew.Chem.Int.LiH,WangX,SongY,LiuY,LiQ,JiangL,ZhuD.Angew.Chem.Int.Ed.,2001,40:1743–1745FengX,FengL,JinM,etal.J.Am.Chem.Soc.,2004,126:SunT,WangG,FengL,etal.Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43:第二章Al2O3模板法具有微納米結(jié)構(gòu)表面及其潤(rùn)濕性能研引濕潤(rùn)性是固體表面的重要性質(zhì)之一，通常用液體在固體表面上的接觸角來(lái)表征。接觸角的大小與固體表面自由能和表面幾何結(jié)構(gòu)兩個(gè)因素有關(guān)。單純通過(guò)降低120。而許多植物葉表面的疏水性非常強(qiáng)，水滴落上之后會(huì)滾落下去且不留痕跡。最典型的是10，前進(jìn)接觸角與后退接觸角之差僅2otusft2070年代，人們就發(fā)現(xiàn)荷葉表面微米尺度的粗糙結(jié)構(gòu)是其疏水性與自清潔功能的關(guān)鍵。已經(jīng)證實(shí)通過(guò)改變表面形貌來(lái)提高固體表面疏水性能是一個(gè)有效的方法1-3。根據(jù)影響接觸角大小的兩個(gè)因素，即表面自由能和表面幾何結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出兩種超水表面的法：一種在疏水料表面構(gòu)建米或/和納米粗糙結(jié)構(gòu)；另一種是先得到粗糙表面結(jié)構(gòu)，然后在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)。自上世紀(jì)90年代起，人們已陸續(xù)了多種超疏表面的方法。例如，將可升華材料與硅石或鋁石混合，除去可升華材料后得粗糙表面，然后用氟硅烷修飾4]；溶膠-凝膠法氧鋁膜浸沸中后到狀粗結(jié)構(gòu)再氟硅修飾5,6；熔融烷基正乙烯酮二聚體（，石蠟的一種）后得到刺狀結(jié)構(gòu)表面7；等離子體刻蝕8PTE）和聚丙烯（PP，使聚丙烯表面氟化及粗糙化9]等。法了具有微納米結(jié)構(gòu)聚苯乙烯（PS）超疏水表面，并對(duì)表面結(jié)構(gòu)，方法，備PS超疏水表面的最佳條件。實(shí)驗(yàn)部試劑和聚苯乙烯：Polystyrene（無(wú)水乙醇：CH3CH2OH（A.R.,R.級(jí)，國(guó)藥化學(xué)試劑公司H2SO4（A.H2O2（A.：NaOH（A.光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x（BasedContactAngleMeter采用德國(guó)DataPhysicsInstrumentsGmbH儀器公司的OCA20型接觸角測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量表面接觸角掃描電子顯微鏡（FieldEmissionScanningElectronMicroscope）HitachiS-2150場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)樣品的利用氧化鋁模板，分別用溶液法和熱壓法了具有微納米結(jié)構(gòu)表面。將硅片用濃3MNaOH溶液中，化鋁模板放置于形成的聚合物膜表面，然后用兩片載玻片將其，兩邊用兩個(gè)夾子已保證模板和聚合物膜之間良好的接觸。置于烘箱中，在一定溫度下放置兩個(gè)小時(shí)，取出，用3M的NaOH水溶液將氧化鋁模板溶掉，用去離子水輕輕，5個(gè)不同的點(diǎn)測(cè)1聚合物熔體在納米孔中的流動(dòng)速率可由以下估算dz/dt=Rγcos z是聚合物熔體在納米孔中上升的高度,t是時(shí)間,η是聚合物熔體粘度,γ是聚合物熔由這個(gè)可以看出隨著聚合物熔體粘度的提高，熔體在微孔中上升的速率增大，圖2-1.具有納米結(jié)構(gòu)PS超疏水表面的示意Figure2-1.TheillustrationoffabricationprocedureofsuperhydrophobicPSsurfacewith利用SBS溶液法，將SBS的甲苯溶液滴加在洗凈的硅片表面，然后將氧化鋁模板輕輕置于溶液上方，然后分別將樣品放置于40℃，60℃，80℃，100℃和120℃條件下使溶ContactAngleContact150SBS本體的力學(xué)性能不是很好，在將模板溶去時(shí)會(huì)放出較多熱量，SBS較差的力學(xué)性能導(dǎo)致不能使表面微結(jié)構(gòu)保持。表2-2.100℃用溶液法制得的PS表面用不同液滴體積測(cè)得的接觸角數(shù)據(jù)Table2-2.ThecontactanglechangewiththedropvolumeontheSBSsurfacepreparedat100℃usingthesoftlithographymethodDropWeight ContactAngle 分別用5ul，4ul，3ul，2ul，1ul的液滴在100℃下制得的表面上測(cè)得接觸角，結(jié)果發(fā)力作用會(huì)使接觸角減小，因此選取3ul的液體測(cè)試所有表面的接觸角。采用同樣的方法，用PS的甲苯溶液用氧化鋁模板法的PS表面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其接PSSBSTable2-3.不同配比SBS/PS聚合物溶液在100℃用氧化鋁模板溶液法具有微納米ContactContact用氧化鋁模板溶液法具有微納米結(jié)構(gòu)的SBS表面，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并不能制得具有超疏水效果的表面，隨著PS含量的增加，所制得表面的接觸角從140.3o增151.4o,9.7o23.5oContactAngle ContactAnglePScontent圖2-2.不同配比SBS/PS聚合物溶液在100℃用氧化鋁模板溶液法具有微納米結(jié)Figure2-2.Thecontactangleandcontactanglehysteresisonthesurfacewithmicroandnano-structurespreparedwiththeblendofSBS/PSwithdifferentratiobytheAL2O3moldlithographymethod 電鏡Figure2-3.TheSEMimageofthesurfacewithmicroandnano-structurespreparedwiththeblendofSBS/PSwithdifferentratiobytheAL2O3moldlithographymethodPSSPS溶液在氧化鋁模板中則能形成和氧化鋁模板結(jié)構(gòu)尺寸一致的柱狀結(jié)構(gòu)，而這種柱狀SS含量的增加，表面絮狀從3.5到9，是SS中的丁二烯鏈段。這種鏈段的增加，使得表面具有的納米級(jí)絮狀結(jié)PS含量的增加能夠使表PS結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，聚合物的力學(xué)性能對(duì)所得表面潤(rùn)濕性能有較大影響。力學(xué)性能較好PSSS熱壓法具有微納米結(jié)構(gòu)表Figure2-4.SEMimagesofpolystyrenenanorodsobtainedafterannealingat110°Cfor2板，得到的納米柱結(jié)構(gòu)尺寸約為200nm，與氧化鋁模板結(jié)構(gòu)尺寸一致。從掃描電鏡因而得到的納米柱的高度并不高，所得接觸角為104o，因此可以推斷：液滴和納米柱結(jié)構(gòu)間隙的底部接觸，屬于完全潤(rùn)濕，處于Wenzel模式。 Figure2-5.SEMimagesofpolystyrenenanorodsobtainedafterannealingfor2hat°C(a)and150°C(b),隨著溫度的升高，退火溫度為130℃和150℃時(shí)，所得到的表面掃面電鏡如上圖，從圖得的表面的接觸角達(dá)到150度以上，并且接觸角并不會(huì)隨著時(shí)間減少。而在150℃時(shí)制得PS表面，接觸角會(huì)30s150以上下降104左右。認(rèn)為這跟其表NaOH溶液洗去氧化鋁模板時(shí)更容易倒塌，從SEM的圖上可以看出在150℃時(shí)，洗去氧化鋁模板后表面出現(xiàn)了很多寬度在微米級(jí)的溝槽。這些溝槽的存在導(dǎo)致液滴在這個(gè)表面上時(shí)容易塌陷到溝槽底部，導(dǎo)致液滴接觸角從150以上下降到104左右。Figure2-6.SEMimagesofpolystyrenenanostructuresobtainedafterannealingfor2hat170°C(a,b)and190°C(c,d),respectively.退火溫度繼續(xù)升高，當(dāng)溫度升高到170℃時(shí)，表面產(chǎn)生的溝槽的尺寸又增大了，納米級(jí)的柱狀結(jié)構(gòu)形成簇狀結(jié)構(gòu)，而表面的接觸角卻達(dá)到155以上，其表面雖然產(chǎn)生了這些溝槽，卻沒(méi)有象150℃時(shí)制得的表面一樣，接觸角隨著時(shí)間有明顯的減小，認(rèn)為表面接觸角達(dá)到160以上，認(rèn)為這種微米級(jí)溝槽和納米級(jí)柱子這種微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)2-7.不同退火溫度下制得的具有微納米結(jié)構(gòu)表面接觸角（t=0st=30。里面的插圖分別為在110℃時(shí)制得的表面的接觸角104°（左圖）和在190℃時(shí)制得的表面的接觸角161°（右圖）Figure2-7.Contactanglesofwaterdropsonthenanostructuredpolystyrenesurfacespreparedatdifferentannealingtemperature.Insetimagesshowthewaterdropshapeonnanostructuredsurfacepreparedat110°C(leftimage)withacontactangleofabout104°andonthesurfacepreparedat190°C(rightimage)withacontactangleofabout161°.分別在110℃，130℃，150℃，170℃和190℃制得的表面在時(shí)間0s和30s時(shí)測(cè)得的接1500s30s時(shí)變化較大外，在其他溫度下制得的表面接觸角30s后變化不大，認(rèn)為接觸角在這些表面上是穩(wěn)定110PS130℃，170℃和190℃是制得的表面接觸角大于150°，150℃時(shí)制得的表面接觸角會(huì)從150°以上下104°左右（CassieWenzel潤(rùn)濕模式210℃時(shí)用同樣方nl12ie[13nl模型中，假設(shè)在粗糙表面上液體充滿所接觸的溝槽，一般稱之為潤(rùn)濕接觸，從能量角度考慮nzl方程：recoswrre其中rw為粗糙表面上的表觀接觸角，e為平衡接觸角，r為粗糙度（幾何面積與投影面積之比）。Wenzel方程只適用于熱力學(xué)穩(wěn)定平衡狀態(tài)，由于表面不均勻，液體在壘時(shí)，液滴不能達(dá)到Wenzel方程所要求的平衡狀態(tài)而可能處于亞穩(wěn)平衡狀態(tài)。Cassie模型假設(shè)液體在固體表面形成一種復(fù)合表面，液體并不充滿溝槽，液體和固cosccoses 其中rc為這種復(fù)合接觸表面上的表觀接觸角Фs為這種復(fù)合接觸表面中固液接觸所PSWenzel模式，表150°104°Cassie模式到度也更大，其溝槽的深度和寬度的比值大于臨界值，因而表面能夠處于Cassie模式。170190℃表面由于柱狀結(jié)構(gòu)很高，導(dǎo)致有些倒塌，這些形成的微納米復(fù)合150的接觸角，還應(yīng)有小的接觸角滯后和表2-4.在不同退火溫度下用熱壓法制得的具有微納米結(jié)構(gòu)表面動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性能Table2-4.DynamicwettingcharacteristicsofthenanostructuredpolystyrenesurfacespreparedatdifferentannealingtemperatureContactFlat322 （30s）所測(cè)得的前進(jìn)角和后退角 Figure2-8.TheslidingprocessofthewaterdropletonthePSsurfacepreparedbytemperature-inducedcapillarytemtewettingmethodat170℃上圖為在170℃時(shí)用溫度誘導(dǎo)毛細(xì)模板潤(rùn)濕法退火兩小時(shí)制得的PS表面的滾動(dòng)行說(shuō)明所制得的PS表面具有疏水性。聚合物材料對(duì)熱壓法微納米結(jié)構(gòu)表面潤(rùn)濕性能的影響 圖2－9.在130℃分別用SBS（PS含量30wt%）和PS用溫度誘導(dǎo)模板法制得具有微Figure2-9.SEMimageoftheSBS（PS30wt%）andPSsurfacespreparedbytemperature-inducedcapillarytemtewettingmethodat130℃（PS和聚苯乙烯－聚丁二烯嵌段共聚物（SS130℃利用熱壓130SS表面產(chǎn)生了很多SS130PS130度時(shí)，能夠很好的潤(rùn)濕氧化鋁模板，所得得到納米柱子尺寸與氧化鋁模板孔的尺寸150PSSSSS已經(jīng)不能夠得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，PS50法具有納米結(jié)構(gòu)的超疏水表面。溶液法的具有維納米結(jié)構(gòu)表面接觸角能夠達(dá)到143左右，不能達(dá)到超疏的效PSPS的甲苯溶液151PS接觸角，而SBS含量的增加由于表面生成很多納米級(jí)的絮狀結(jié)構(gòu)，能夠減小表用熱壓法的具有微納米結(jié)構(gòu)PS表面，通過(guò)對(duì)溫度的控制，可以控制制PS110PSPS表面15015030s110左右，認(rèn)為表面的溝槽較寬，使得液滴較易接觸到溝槽底部，使得表面潤(rùn)濕模式從CassieExtrandCW.Langmuir,2002,PaarNA.Langmuir,2003,HeBo,PaarNA,LeeJ.Langmuir,2003,19:GaoX,JiangL.Nature,2004,432: arNA,JLee.Langmuir,BlosseyR.NatureKindH,BonardJM,EmmeneggerC,etal.Adv.GauH,HerminghausS,LenzP,etal.Science,1999,SunTL,FengL,GaoXF,etal.Acc.Chem.Res.2005,M.Zhang,P.Dobriyal,J.-T.Chen,T.P.Russell,Nano.Lett.6(2006)E.Kim,Y.Xia,G.M.Whitesides,Nature376(1995)WenzelRN.Ind.Eng.Chem.,1936,28:CassieABD,BaxterS.Trans.FaradaySoc.,1944,40:ExtrandCW.Langmuir,2004,20:引具有超疏水表面在很多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。如自清潔材料[1,2]，微流體[3]和無(wú)損液體傳輸[4]等，因而超疏水表面的研究及其應(yīng)用收到越來(lái)越多的關(guān)注。超疏水表面的方法主要分為兩類：一類是在固體表面修飾低表面能物質(zhì)降低其表面能，從而達(dá)到超疏水的效果；另一類是在固體表面構(gòu)建微米或/和納米粗糙結(jié)構(gòu)形成超疏水表面。目前基于這兩類方法，已經(jīng)有很多種超疏水表面的方法5[6，微機(jī)械加工法7、刻蝕法8,9、升華制孔法[1011、溶膠凝膠法[1213、機(jī)械組裝單分子層法14、一步成膜法1516、模板擠出法17、化學(xué)氣相沉積法18]等。里面很多方法能夠疏水性能很好的超疏水表面，然而很多制作工序復(fù)雜，成本相對(duì)較高，不利于進(jìn)一步工業(yè)化的應(yīng)用。徐堅(jiān)等人]用一種簡(jiǎn)單的溶劑非溶劑法制得了具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水表面;利用聚丙烯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物（PS－b－PDS）膠束溶液的氣致相分離使PDS鏈段在表面富集，從而得到了了具有超疏水性能的表面[7]。一步法具有方法簡(jiǎn)單，效率較高，較易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，因而通過(guò)一步法來(lái)制得超疏水表面受到越本章中利用磷酸乙醇溶液一步浸泡法具有微納米結(jié)構(gòu)超疏水鎳片，并且研有效，有在實(shí)際中廣泛應(yīng)用的前景，并且對(duì)這種溶液浸泡一步法的超疏水表面試驗(yàn)試劑和 (國(guó)藥化學(xué)試劑)5．十磷酸：1-Decylphosphonicacid,98%（AlfaAesar）6．八磷酸：1-Octylphosphonic,98%（AlfaAesar）無(wú)水乙醇：CH3CH2OH（A.R.,R.級(jí)，國(guó)藥化學(xué)試劑公司：NaOH（A.光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x（BasedContactAngleDataPhysicsInstrumentsGmbHOCA20型接觸角測(cè)量?jī)x來(lái)掃描電子顯微鏡（FieldEmissionScanningElectronMicroscope）HitachiS-2150場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)。透射電子顯微鏡（TransitionElectronic將鎳片先1MNaOH溶液加30分鐘，取出用去離子水沖3次，再用稀硫酸2010分5個(gè)不同的點(diǎn)測(cè)量，0.0005M，0.001M，0.01M的十四磷酸（CH3(CH2)13P(O)(OH)2）的乙醇溶液，將過(guò)的鎳片分別放入配置好的溶液中，放置于40℃的水浴中，分別于3h,6h,9h,22h,46h,70h,118h取出一片，用乙醇洗凈，放置于培養(yǎng)皿中晾干，測(cè)表3-1.用不同濃度的十四磷酸的乙醇溶液在40℃時(shí)處理得到的鎳片表面接觸角Table3-1.TheCAontheNisurfacetreatedwithdifferentconcentrationofCH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionat40℃ContactContact

圖3-1.用不同濃度的十四磷酸的乙醇溶液在40℃時(shí)處理得到的鎳片表面接觸角Figure3-1TheCAontheNisurfacetreatedwithdifferentconcentrationofCH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionat40℃150o，并且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，接觸角變化不大。不同磷酸濃度對(duì)處理后對(duì)鎳片3-2.25℃,40500.01M的十四磷酸乙醇溶液處理鎳表面接觸角Table3-2.TheCAontheNisurfacetreatedwith0.01MofCH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionat25℃,40℃and50℃25254050ContactContact Time3-2.25℃,40500.01MFig3-2．TheCAontheNisurfacetreatedwith0.01MofCH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionat25℃,40℃and50℃看出，不同的溫度下在時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，鎳片都能夠產(chǎn)生超疏的效果。50℃時(shí)，150度，即達(dá)到超疏的效果。溫度的提高能夠加速 3-3.(a)在未處理的鎳片表面的接觸角，(b)0.01M40Fig3-3.(a)CAontheflatNisurface,(b)CAontheNitreatedwithCH3(CH2)7P(O)(OH)20.01M40℃for118h接觸角達(dá)到155o以上，達(dá)到超疏水的效果。 3440℃條件下，用001M的CH3(CH2)13P(O)(OH)2的乙醇溶液浸泡(a)6h,(b)22h,(c)70h,(d)118h的掃描電鏡(a’),(b’),(c’)(d’)分別是(a),(b),(c)(d)對(duì)應(yīng)的放大的SEMFig3-4.TheSEMimagesoftheNisurfacestreatedwithCH3(CH2)13P(O)(OH)20.01M40℃:(a)6h,(b)22h,(c)70h,(d)118h,(a’),(b’),(c’)and(d’)arethemagnificationcorrespondingto(a),(b),(c)and(d),respectively高的倍數(shù)下（如圖4(c’)，(d’)，可以看到在這些微結(jié)構(gòu)表面有著納米級(jí)的表面結(jié)這種氣液復(fù)合表面可以通過(guò)Cassie模型來(lái)：cosθCB=fcosθe+f–1,其中f是固觸角。由掃描電鏡可以看出，圖3－4（a）,（a’）浸泡時(shí)間為6小時(shí)時(shí)，表面相對(duì)（c’（d’,（d’表面上時(shí)，氣體在表面所占的增加，即f值減少，θCB也即會(huì)相應(yīng)增加。即浸泡用十六脂肪酸（棕櫚酸）在40℃，也用0.01M的乙醇溶液浸泡，浸泡后結(jié)果與用十Table3－3TheCAontheNisurfacetreatedwith0.01MofCH3(CH2)14COOHandCH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionat40℃118150以上，隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，表面接觸角并不會(huì)隨之減 圖3－5.用0.01M的（a）CH3(CH2)14COOH和（b）CH3(CH2)13P(O)(OH)2乙醇溶液泡118小時(shí)后的SEM，（a’）和（b’）分別為（a’）和（b’）的放大圖。Figure3－5.SEMimagesoftheNisurfaceaftertreatingwiththe（a）CH3(CH2)14COOHand（b）CH3(CH2)13P(O)(OH)2solutionfor118h,(a’)and(b’)arethemagnificationcorrespondingto(a)and(b),respectively.用十六酸和十四磷酸浸泡后表面掃描電鏡，從掃描電鏡可以看出，用十六0.01M的無(wú)水乙醇溶液，分別將過(guò)的鎳片浸泡于溶液中，浸泡不同時(shí)間取出用無(wú)水乙醇洗凈，晾表34在400.01M的CH3(CH2)7P(O)(OH)2,CH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)2的乙醇溶液浸泡過(guò)的鎳片表面接 3－4. CAon CH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)20.01Mat40℃

CHCHCH(CH)CH(CH)ContactContact

圖36在400.01M的CH3(CH2)7P(O)(OH)2,CH3(CH2)9P(O)(OH)2, 的乙醇溶液浸泡過(guò)的鎳片表面接Figure3－6.TheCA theNi withCH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)20.01Mat150o以上，十四磷酸浸泡后的鎳片表面接觸角比十磷酸和八磷酸浸泡后 3－7.400.01M的(a)CH3(CH2)7P(O)(OH)2b)(c)CH3(CH2)13P(O)(OH)2乙醇溶液浸泡118小時(shí)后鎳片表面的SEM,a’),(b’)(c’)分別為(ab)和(c)對(duì)應(yīng)的放大圖Fig3-7.TheSEMimageoftheNisurfacetreatedwith(a)CH3(CH2)7P(O)(OH)2,CH3(CH2)9P(O)(OH)2,(c)CH3(CH2)13P(O)(OH)20.01Mat40℃for118h,(a’)and(c’)arethemagnificationcorrespondingto(a),(b)and(c), Wavenumber(cm-bb4000350030002500Wavenumber(cm- 3-8.(a)CH3(CH2)7P(O)(OH)2,(b)CH3(CH2)9P(O)(OH)2,(c)CH3(CH2)13P(O)(OH)2FTIR0.01M的磷酸(a’)CH3(CH2)7P(O)(OH)2,(CH3(CH2)9P(O)(OH)2,(c’)CH3(CH2)13P(O)(OH)2在40℃得到鎳片表面的反射紅外 andtheNisurfaceimmersedinthesolutionof(a’)CH3(CH2)7P(O)(OH)2,(b’)CH3(CH2)9P(O)(OH)2,(c’)CH3(CH2)13P(O)(OH)20.01Mat 2,,Figure3－9.TheXRDoftheNisurfacetreatedwithCH3(CH2)7P(O)(OH)2,CH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)20.01Mat40℃for118hXRD圖如上圖所示。在該XRD圖譜中，衍射峰（001）面的衍射峰。根據(jù)Bragg方程2dsinθ=λ可以計(jì)算出磷酸鎳鹽的片層之間的平均距離，即（001）層間的距離d001,θ為半衍射角，λ為入射X射線的波長(zhǎng)（λ=0.154nm。根據(jù)Bragg方程2dsinθ=λ可以計(jì)算出片層之間的平均距離，即（001）層間的距離d001,θ為半衍射角，λ為入射X（λ=0.154nmCH3(CH2)7P(O)(OH)2,CH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)2體的層間距分別為：(a)d=22658nm;(b)d=26748nm;(c)d=3 c3－1040CH3(CH2)7P(O)(OH)2，CH3(CH2)9P(O)(OH)2，CH3(CH2)13P(OH2at40118TEMFig3－10.TEMimageoftheNisurfacetreatedwithCH3(CH2)7P(O)(OH)2CH3(CH2)9P(O)(OH)2，CH3(CH2)13P(O)(OH)2at40℃for表35分別用0.01M的(a)CH3(CH2)7P(O)(OH)2,(b)CH3(CH2)9P(O)(OH)2,CH3(CH2)13P(O)(OH)240118h后鎳片表面前進(jìn)角和后退角以及Table3－5TheadvancingandrecedingcontactangleandslidingangleoftheNisurface for除了表面接觸角以外，表面的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為也是表征表面疏水性能的一個(gè)重要150的接觸