微米或纳米颗粒的疏水处理

学术   2024-11-01 08:36   北京  

https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.03.009.
纳米颗粒的疏水处理对于扩展其应用领域至关重要,特别是制造界面效应方面。中国科学院理化技术研究所江雷院士团队在Matter上报道了一种纳米材料疏水化处理的通用方法:微米级和纳米级颗粒的直接表面嵌入可用于制造多功能超疏水界面,即 “胶水+粉末 ”方法。与以往制备此类表面的理解不同,嵌入颗粒的内在润湿性对制备表面的防湿能力没有影响。相反,微观结构的大小和层次被认为是获得令人满意的疏水性的决定性因素,即较小和较粗糙的颗粒可提高疏水性。作者选择了 17 种颗粒来制造各种表面,这些表面具有多种的功能,如导电涂层、液滴捕捉、pH 值敏感表面和多功能漂浮物。作者认为,研究结果将为纳米材料与超疏水界面的整合提供一种简化的方法,并为开发具有超润湿性的功能材料提供新的思路。


胶水+粉末 "策略示意图:一层薄薄的未固化硅酮液体作为胶水,将 MNP (微/纳米颗粒)粘附在表面。在附着/固化过程中,较小的颗粒(D≪t)趋向于重新排列成微尺度的聚集体,而较大的颗粒(D≥t)则直接附着在粘合剂表面而不改变其原始形态。D 和 t 分别代表颗粒的直径和胶层的厚度。同时,在毛细管力的作用下,掺入的硅液能够原位包覆和装饰颗粒表面,使其具有憎水性能。比例尺为 50 微米。
制备方法 将稀释的 PDMS 溶液(10% w/v 在正己烷中)滴在表面,在排出多余溶液的同时沉积一层薄薄的液膜。待大部分溶剂蒸发后,用 MNPs 干粉覆盖粘合剂表面 1 分钟。随后,用吸粉器去除并回收多余的干粉,并在 80°C 下将制备好的表面固化 2 小时。

用各种嵌入式微/纳米粒子制备的超疏水表面的性能


基于多孔碳纳米管的柔性导电超疏水涂层
(A) 绝缘玻璃载玻片上导电超疏水涂层的电热效应。(B 和 C)3 分钟内温度明显从 27°C 上升到 33°C(B),表面的憎水性得到保留(C)。(D) 超疏水力传感器由导电涂层和柔性聚合物薄膜组成。(E) 传感薄膜的弯曲情况可以从电阻变化(±10%)中反映出来,同时薄膜在不同弯曲角度下仍具有水滴屏蔽能力。(F) 力传感器的拟机理:可拉伸导电涂层和刚性柔性薄膜有助于提高电阻灵敏度。


用于液滴操纵的高附着性超疏水基座


具有可切换粘合状态的 pH 值敏感超疏水表面

兼具发光和磁性可控性的多功能微型漂浮器




材料化学科研交流群:可以通过公众号菜单加入


材料er
学材料,纳万物。
 最新文章