靜電紡制備具有自清潔能力的仿生纖維膜的研究.pdf

1、固體表面與水接觸角大于150°的表面稱之為超疏水表面。超疏水材料在社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ钪卸加兄鴱V泛的應(yīng)用前景，也吸引了科研領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。制備超疏水表面的方法有很多。歸納起來，目前公認(rèn)的是從兩方面入手:一是使用低表面能物質(zhì)修飾材料表面;二是改變具有疏水性質(zhì)材料的表面結(jié)構(gòu)，提高其表面粗糙度。由于PS本身具有較低的表面能，所以本課題從改變材料表面結(jié)構(gòu)以增加粗糙度入手。
　　 自然界中有很多生物的自清潔結(jié)構(gòu)可以為超疏水研究提

2、供借鑒，這其中荷葉和銀澤菊葉便是典型的例子。兩種植物具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):荷葉表面具有微米、納米級的粗糙結(jié)構(gòu)，銀澤菊葉表面具有微米、納米級的褶皺的溝槽。這些微米結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)都保證了葉片表面的高粗糙度，也使其具有超高疏水角。本課題的目的既是將荷葉和銀澤菊葉的特點(diǎn)合二為一，制備出仿生的超疏水纖維膜。
　　 本課題通過靜電紡絲技術(shù)一步法制備出仿荷葉、仿銀澤菊葉的PS-Silica超疏水纖維膜。在靜電紡絲過程，射流快速發(fā)

3、生相分離，PS-Silica復(fù)合纖維表面呈現(xiàn)出納米級小突起與褶皺狀溝槽相結(jié)合的形貌特征，這集中體現(xiàn)了荷葉和銀澤菊葉的形貌特征。在這當(dāng)中，二氧化硅納米顆粒的加入起到了決定性作用。添加14.3wt％二氧化硅納米顆粒的PS-Silica復(fù)合纖維的靜態(tài)接觸角達(dá)到157.2°，這一數(shù)值超過了自然界中銀澤菊葉的147°并接近于荷葉的160°的疏水角。纖維膜之所以取得高超的疏水性能，是因為分層級的表面結(jié)構(gòu)提高了表面粗糙度，使之可以蓄積更多的空氣來阻止