ZnO基超疏水表面的制备及其与水黏着性研究

从提供的文件信息来看，本文是关于通过特定工艺制备具有特殊表面性质的ZnO基超疏水表面，并研究其与水的黏着性。下面将详细介绍相关知识点。 超疏水表面是指那些具有极端疏水性能的表面。疏水性通常由接触角来量化，即液滴与固体表面接触时，液滴边缘与表面形成的角度。当这个接触角大于150度时，就认为该表面具有超疏水特性。超疏水表面的一个显著特点就是具有非常低的水黏附性，即水滴容易在表面上滚落，不会粘附或扩散。这种表面在自清洁、防冰、防水等领域有着广泛的应用。 ZnO（氧化锌）是一种多功能的半导体材料，具有优良的光电性质，在电子、光学、传感器、表面改性等领域有着广泛应用。ZnO的化学稳定性好，生物相容性高，且具有较好的机械强度。由于其表面的微纳结构可以有效改变材料表面的物理化学性质，因此，通过控制ZnO表面的结构和化学性质，可以制备出各种功能的超疏水表面。 本研究中，利用低温液相法来制备粗糙的微纳米结构ZnO薄膜。液相法是一种常见的材料制备方法，通过溶液中物质的沉淀、结晶等过程来制备所需的材料。在低温条件下，可以减少对基底材料的热损伤，同时有利于获得特定的微纳结构，这对于制备超疏水表面是非常重要的。 接着，用十七氟四氢三甲氧基硅烷（FAS）自组装单分子膜对表面进行修饰。自组装单分子膜（SAMs）是一种分子有序排列形成的单层膜。通过化学或物理作用，单分子层能够自发地在固体表面有序排列，从而赋予表面新的化学性质或物理性质。FAS分子的化学结构中含有疏水的长链氟烷基，这使得通过FAS修饰后的ZnO表面能够具备更好的疏水性能。 为了研究ZnO薄膜表面与水的黏着性，本研究对修饰前后的表面进行了接触角测量和液滴黏附行为的测试。通过比较修饰前后接触角的变化，可以评估表面疏水性的改善程度。此外，本研究还对液滴在修饰前后表面的运输实验进行了对比，说明了表面修饰对于提高水滴的流动性、减少水滴残留和提高自清洁能力的作用。 此外，研究还引用了一些前人关于超疏水表面和自清洁效应的研究。比如提到的单个壁虎足毛的粘附力研究、壁虎足毛自清洁效应的证据、以及模仿壁虎足毛的微加工粘附体研究。这些研究为理解生物表面的超疏水特性提供了基础，并为超疏水表面的技术应用提供了理论支持。 本研究提供了ZnO和FAS分子的化学结构和修饰前后ZnO表面微观结构的SEM图像，直观展示了表面形态和结构的变化。通过修饰前后表面微观结构的比较，可以清楚地观察到FAS分子在ZnO表面的成功修饰以及由此带来的表面性质变化。 本文详细介绍了ZnO基超疏水表面的制备方法、表面修饰过程、以及对水黏着性的研究。通过低温液相法和FAS自组装技术，成功制备了具有优异疏水性能的ZnO薄膜表面，为相关领域的研究和技术应用提供了新的思路和实验数据。