仿生的超疏水纳米界面材料L研究进展
仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备
仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备随着科技的不断进步和人们对新材料的需求不断增加，仿生超疏水PVDF膜材作为一种具有巨大应用潜力的新型材料备受研究者的关注。
PVDF是一种性能优异的聚合物材料，具有良好的耐热性、耐化学性、机械强度和耐老化性能，因此被广泛应用于燃料电池、锂电池、膜分离等领域。
而PVDF薄膜的超疏水性质能够将液体快速排除，被广泛应用于油水分离、防水雨衣等领域。
为了制备具有良好超疏水性能的PVDF膜材，许多研究者通过仿生学方法，模仿自然界一些生物体表面的超疏水结构，在PVDF膜表面构建微纳米结构，以增强其超疏水性能。
例如，利用莲叶表面微结构的表面特性，合成出具有类似结构的PVDF超疏水膜。
通过将PVDF薄膜表面进行化学修饰或物理处理，可以大大提高其超疏水性能。
一种常见的方法是在PVDF膜表面通过溶液浸渍法或溶剂挥发法制备纳米粒子膜，使PVDF材料表面形成微纳米级的结构，从而提高其超疏水性能。
此外，还可以利用化学气相沉积（CVD）技术在PVDF膜表面成核生长疏水膜，从而实现超疏水效应。
通过控制反应条件和实验参数，可以获得不同形貌和结构的PVDF超疏水膜。
同时，还可以通过表面改性、涂覆复合材料等方法进一步提高PVDF超疏水膜的性能。
除了制备方法外，材料的选择也对PVDF超疏水膜的性能有着重要影响。
例如，掺杂纳米级SiO2颗粒、石墨烯等材料可以增加PVDF超疏水膜的疏水性能；掺杂TiO2颗粒可以提高PVDF膜的光催化性能，实现自清洁效果。
此外，还可以将不同材料的复合应用于PVDF超疏水膜的制备中，以提高其性能。
总之，仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备是一个具有挑战性且具有广泛应用前景的研究领域。
通过不断改进制备工艺、优化材料配方和增强材料性能，相信PVDF超疏水膜将在环境保护、能源领域、医疗器械等方面发挥重要作用，为社会发展和生活带来更多便利和可能。
仿生智能纳米界面材料研究资料
仿生智能纳米界面材料研究资料仿生智能纳米界面材料是一种结合仿生学与纳米科技的前沿研究领域，旨在开发具有类似生物界面的智能材料，能够模拟生物界面的高度自适应性、敏感性和可控性。
这种材料可以广泛应用于生物医学、电子器件、能源储存等领域，具有巨大的商业潜力。
下面将介绍仿生智能纳米界面材料的研究进展和应用前景。
1.研究进展仿生智能纳米界面材料的研究涉及多个方面，包括材料设计、合成方法和性能优化等。
一种常见的仿生智能纳米界面材料是基于聚合物的材料。
通过调控聚合物的结构和功能单元的组合以及纳米纤维的组装方式，可以制备出具有响应性和调控性能的纳米界面材料。
例如，可以通过改变聚合物的交联程度和含水量来实现材料的收缩和膨胀，并通过调节纳米纤维的排列方式和密度来改变材料的表面形态和力学性能。
另一类常见的仿生智能纳米界面材料是基于生物分子的材料。
例如，可以利用DNA、蛋白质等生物分子的特殊功能来实现材料的响应性和调控性能。
通过改变DNA的序列和结构，可以实现材料的自组装和分子识别等功能。
同时，利用蛋白质的结构和功能，可以制备出具有储能、传感和传导等特殊功能的智能材料。
2.应用前景仿生智能纳米界面材料具有广泛的应用前景。
在生物医学领域，这种材料可以用于制备仿生组织和器官，如人工皮肤和人工血管，用于替代病变或损伤的组织。
此外，还可以用于药物递送系统，通过材料的响应性和调控性能来实现药物的控制释放。
在电子器件领域，仿生智能纳米界面材料可以应用于传感器、电池和超级电容器等领域，用于提高电子器件的性能和可持续性。
在能源储存领域，这种材料可以用于储能装置，如超级电容器和锂离子电池，提高能量密度和循环寿命。
总的来说，仿生智能纳米界面材料是一种具有广泛应用潜力的前沿材料。
随着材料设计、合成方法和性能优化的不断发展，这种材料在生物医学、电子器件和能源储存等领域的应用前景将会更加广阔。
同时，对于仿生智能纳米界面材料的研究和应用也将推动纳米科技和生物技术的发展，促进科学研究和产业创新。
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料自然界中存在着许多疏水性极强的物体，比如荷叶、莲花等，它们在接触水的时候会形成水珠，水滴很难在它们表面停留，这种现象被称为“莲叶效应”。
在过去的几十年里，科学家们借鉴了自然界的疏水性特点，研发出了各种仿生的疏水超疏水界面材料，具有广泛的应用前景。
一种常见的仿生疏水超疏水界面材料是由微纳米结构构建而成的，这些微纳米结构可以增加物体表面的粗糙度，从而增大表面与水接触时的接触角，使水珠在物体表面形成较大的接触角，从而实现疏水性。
其中，仿生疏水材料的关键是构建具有微纳米级结构的表面，以实现水珠的快速排泄。
在这方面，研究者们借鉴了自然界中一些具有疏水性的生物材料，比如蜡叶、蜘蛛网等，利用其微纳米结构的特点，研发出了许多具有高疏水性能的仿生疏水超疏水界面材料。
除了微纳米结构，疏水超疏水界面材料还可以包含一些特殊的化学成分，以增强其疏水性能。
例如，研究人员发现一种叫做疏水氟烷的化合物能够在界面上形成稳定的凝胶层，从而实现超疏水性。
将疏水氟烷与微纳米结构相结合，不仅可以在物体表面形成稳定的超疏水层，还可以增强物体表面的抗污染性能。
疏水超疏水界面材料具有广泛的应用前景。
例如，它们可以应用在船舶、飞机等交通工具的表面上，减少水的阻力从而提高运动效率。
此外，它们还可以应用在建筑物的外墙、玻璃窗等表面，减少污染物的沾附，保持干净。
在医学领域，疏水超疏水材料被应用在人体假体表面，以防止细菌和其他微生物的滋生，从而减少感染风险。
除此之外，疏水超疏水界面材料还可以用于水处理和油水分离等领域。
综上所述，自然界中的疏水性物体为科学家们研发疏水超疏水界面材料提供了重要的参考。
通过构建微纳米结构和引入特殊的化学成分，研究人员已取得了一些令人瞩目的成果。
这些疏水超疏水界面材料在交通工具、建筑、医学等领域具有广泛的应用前景，为未来的科技发展带来了新的机遇。
超疏水减阻的研究进展
超疏水减阻的研究进展摘要：超疏水表面在工农业生产和日常生活中具有广阔的应用前景。
本文主要回顾了超疏水表面的主要基本理论及其在减阻中的应用。
关键词：静态接触角；接触角滞后；滚动角；减阻1.引言近年来，超疏水表面引起了广泛的关注，它在工农业生产和人们的日常生活中具有极其广阔的应用前景。
追踪到20世纪30年代，有关减小阻力的研究就出现了，但最开始的研究工作集中在减小表面粗糙度。
减阻结构的设计和机理一直受到人们的关注。
在适应和自然选择长期进化的过程中，生物体已形成各种功能特征。
进一步加深对减阻的认识，特别是降低水下运动物体的阻力，对仿生学的研究起到了推动作用其中特别重要的启示来自对海豚和鲨鱼皮肤的研究。
本文主要回顾了超疏水表面的基本理论及其在减阻中的应用。
2.超疏水表面相关理论表征固体表面的润湿特性是超疏水材料研究中的重要课题[1]。
目前，研究人员已经开发了多种方法来表征表面润湿性，例如，静态接触角、接触角滞后、滚动角等。
2.1静态接触角将少量液体滴加到固体表面，液体可以形成液滴。
在达到平衡时，固体表面上的某个液滴将保持一定的液滴形状，如图1所示。
接触角是气-液-固三相边界线上任意点O处液体的表面张力?gl与液-固界面张力?ls之间的夹角，由?表示。
当固体表面与水的接触角为（?）0°<??90°时，表面称为亲水表面；当90°<?<180°时，该表面称为疏水表面；超疏水表面是指具有接近或大于150°的接触角的表面，并且考虑到接触角滞后和滚动角，可以进一步对超疏水表面进行分类。
滚动角小于10°的超疏水表面可称为自清洁表面。
图1静态接触角示意图液滴在固体表面上保持一定的形状，这是在三相边界线上的任何点处的三个界面张力的合力的结果，也就是说，固体表面上的水滴的形状受到表面张力的影响，并且还受到液滴本身的重力的影响。
因此，在进行接触角测量时，应使用相同体积的液滴。
超疏水表面仿生原型制备技术研究分析
超疏水表面仿生原型制备技术研究分析超疏水表面是在自然界中广泛存在的一种特殊表面结构，具有优异的疏水性能和自清洁能力。
利用仿生方法制备超疏水表面已成为材料科学领域的研究热点。
本文将综合国内外相关研究，对超疏水表面仿生原型制备技术进行分析和总结。
超疏水表面的仿生原型主要包括莲叶、河蚌壳和玫瑰花瓣等。
这些仿生原型都具有微米到纳米尺度的特殊结构，能够在表面形成微凸颗粒或纳米柱状结构，从而实现超疏水性能。
莲叶表面有丰富的微米级凹凸结构，使水珠能够在凹凸结构上形成气体垫层，从而达到超疏水效果。
这些仿生原型表面结构为制备超疏水表面提供了理论基础和借鉴。
超疏水表面仿生原型制备技术主要包括物理法和化学法两种。
物理法主要是通过模具刻蚀、溅射、电子束曝光等方法制备仿生原型表面结构。
通过光刻技术制备的模具可以在聚合物表面形成微米级结构，从而实现超疏水性能。
化学法主要是通过溶剂挥发、自组装、溶胶-凝胶等方法制备仿生原型表面结构。
通过溶胶-凝胶方法制备的氧化钛膜可以形成纳米柱状结构，达到超疏水效果。
这些制备技术相对简单，成本较低，易于在实际应用中推广。
超疏水表面的应用前景广阔。
超疏水表面能够广泛应用于防污、防腐、自清洁、液滴运动控制等领域。
利用超疏水表面可以制备自清洁玻璃，避免各种污染物附着在玻璃表面，保持玻璃的透明度。
超疏水表面还可以应用于微流控系统、微反应器等微纳尺度应用中，实现对液体滴的精确控制和操控。
超疏水表面的制备技术研究具有重要意义和实际应用价值。
超疏水表面仿生原型制备技术是一项具有重要意义的研究课题。
通过对仿生原型的分析和总结，可以为超疏水表面的制备提供理论指导和实践基础。
随着制备技术的不断发展和完善，超疏水表面的应用前景将更加广阔，从而为材料科学领域的发展和创新提供重要支撑。
纳米材料的仿生学设计与应用研究进展
纳米材料的仿生学设计与应用研究进展近年来，纳米科技的飞速发展，为各个领域带来了极大的创新和进步。
仿生学是一门研究借鉴自然界生物体结构和功能，设计和制造具有相似或类似功能的人工材料和系统的学科。
纳米材料的仿生学设计与应用结合，为科学家和工程师提供了许多创新的思路和方法。
纳米材料是在尺寸为纳米级别的范围内制造的材料，具有独特的物理、化学和生物特性。
通过仿生学的设计原则，科学家和工程师可以基于生物体的结构和功能，设计和制造出具有高度特异性和效率的纳米材料。
以下是纳米材料的仿生学设计与应用研究的一些进展：1. 生物仿真：科学家通过仿生学的方法，研究和制造可用于仿真生物体功能的纳米材料。
例如，通过模拟植物叶片的微纹理，可以设计出具有自洁功能的纳米材料。
这种纳米材料能够在水滴接触到表面时排除污垢和液体，使其具有自洁能力。
2. 智能传感：纳米材料的仿生学设计在智能传感领域也有广泛的应用。
科学家们利用仿生学的原理，设计纳米材料用于检测和感知环境中的各种物质和条件。
例如，将仿生学设计的纳米材料与生物分子结合，可以制造出高灵敏度的生化传感器，用于检测疾病标志物或环境中的污染物。
3. 能量收集与转换：纳米材料的仿生学设计在能源领域也有广泛的应用前景。
科学家们通过仿生学的方法，设计和制造出高效的光伏材料和催化剂，用于太阳能的收集和转换。
此外，仿生学设计的纳米材料还可以模拟光合作用等生物过程，实现高效能源的转化。
4. 药物传输和治疗：纳米材料的仿生学设计在医学领域也有广泛的应用前景。
科学家们通过仿生学的设计原理，制造出具有控释功能的纳米药物载体。
这些纳米材料可以通过调整其表面性质和纳米结构，实现药物的精确控制释放和靶向传递，提高药物的疗效和减轻副作用。
5. 其他应用领域：纳米材料的仿生学设计还有许多其他应用领域。
例如，科学家们利用仿生学的原理，设计出具有高效吸附和分离功能的纳米材料，用于环境污染治理和水处理。
此外，在材料领域，纳米材料的仿生学设计也可以用于制造高强度和轻质的结构材料。
从自然到仿生的超疏水纳米界面材料
从自然到仿生的超疏水纳米界面材料
江雷
【期刊名称】《现代科学仪器》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】一种接触角大于150℃的超疏水表面,已经在基础研究和实际应用领域引起了人们的广泛关注.日前一些关于荷叶和水稻叶的研究显示,一种具有较大接触角和较小滚动角的超疏水表面,需要结合微米和纳米级的结构,而且表面微观结构的组成方式会影响水滴的移动性.这些来自自然界的研究成果将为人们构建人工疏水表面和设计可控湿度的界面提供指导.据此,人们已组装得到了纳米纤维聚合体的疏水表面和不同模型的碳纳米管簇薄膜.
【总页数】5页(P6-10)
【作者】江雷
【作者单位】中国科学院纳米科技中心,中国科学院化学所分子科学中心,北
京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.超疏水纳米界面材料的制备及其研究进展 [J], 王淑芳;王树林
2.纳米材料在电化学生物传感器中的应用及纳米仿生界面的构建 [J], 王学亮;郁章玉;焦奎
3.从自然到仿生的超疏水纳米界面材料 [J], 江雷
4.超疏水纳米界面材料的制备及其研究进展 [J], 王淑芳;王树林
5.从自然到仿生的超疏水纳米界面材料 [J], 江雷
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仿生超疏水表面的研究及其在纺织领域的应用
为膜蒸馏回收水的 最 佳 选 择 [24],静 电 纺 丝 法 制 备 的 纳
米纤维多孔膜具有很多优异的结构特征,如高孔隙 率、
相互贯通的开孔结构、可控的孔径尺寸和膜厚等,可 以
有效改善传统蒸馏膜渗透通量低的缺陷。静电纺丝 法
生产设备简易,易实现大面积快速制备,适用于工业 化
生产,但也有一定的局限性,如制得的表面微结构均 匀
LBL)、静 电 纺 丝 法、相 分 离
些方法,
已经制备了性能较好的超疏水表面。
2
.1 模板法
模板 法 是 一 种 易 于 操 作、可 控 性 强 且 更 适 合 于 实
验室研究的方 法。 首 先,使 用 具 有 一 定 粗 糙 度 的 材 料
作为模板,再通 过 挤 压、涂 覆 等 方 法,将 材 料 施 加 于 模
积和高孔隙率 的 膜 材 料。 只 需 简 单 控 制 制 备 条 件,调
节膜 表 面 粗 糙 度 即 可 得 到 仿 生 超 疏 水 表 面。 李 芳
等 [21]使用静 电 纺 丝 法,先 制 备 静 电 纺 丝 溶 液,然 后 在
18kV 高 压 直 流 电、针 头 直 径 0
.5 mm、推 进 速 度
烯(
PVDF)薄 膜,其 表 面 具 有 类 荷 叶 的 微 纳 米 分 级 结
构,对水的静态接触角高达 166
.1
°,滚动角仅为 1
.4
°。
该方法的 优 点 是 能 较 好 地 控 制 材 料 表 面 的 粗 糙
度,制备出满足不同需求的超疏水表面,缺点是受模 板
大小的限制,难以大规模生产。
2
.4 层层自组装法
备超疏水表面的主要方法之一,它能制得均匀的 薄 膜,
纳米纤维素构建超疏水材料研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第8期纳米纤维素构建超疏水材料研究进展詹洵，陈健，杨兆哲，吴国民，孔振武，沈葵忠（中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏省生物质能源与材料重点实验室，国家林业和草原局林产化学工程重点实验室，林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心，江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，江苏南京210042）摘要：纳米纤维素表面富含活性羟基，具有高度的亲水性和吸水性，这在很大程度上成为影响纳米纤维素在工业上大规模应用的主要因素。
对纳米纤维素表面的活性羟基进行化学修饰提高其疏水性，日益成为国内外学者研究的热点。
本文在简要阐述超疏水材料基本特征和制备方法的基础上，对比了不同超疏水材料制备方法（模板法、喷涂法、沉积法、刻蚀法）的优劣，重点介绍了国内外学者利用纳米纤维素构建超疏水材料（气凝胶、纸张、涂层、薄膜等）在生物医学、造纸工业、油水分离、食品包装、储能材料等不同领域的研究进展，归纳并分析了目前纳米纤维素构建超疏水材料在改性方式和性能提升等方面仍存在的问题，同时指出了纳米纤维素构建超疏水材料未来将朝着过程无污染化、工艺简化、稳定性优化等方向发展。
关键词：纳米纤维素；超疏水材料；气凝胶；涂层；薄膜中图分类号：TQ35文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）08-4303-11Progress on superhydrophobic materials from nanocelluloseZHAN Xun ，CHEN Jian ，YANG Zhaozhe ，WU Guomin ，KONG Zhenwu ，SHEN Kuizhong(Institute of Chemical Industry of Forest Products,Chinese Academy of Forestry;Key Laboratory of Biomass Energy andMaterial,Jiangsu Province;Key Laboratory of Chemical Engineering of Forest Products,National Forestry and Grassland Administration;National Engineering Research Center of Low-Carbon Processing and Utilization of Forest Biomass;Jiangsu Co -Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources,Nanjing 210042,Jiangsu,China)Abstract:Due to the abundant hydroxyl groups on the surface,nanocellulose has high hydrophilicity and water absorption,which has become the main factor affecting its large-scale application.Functional modification of the active hydroxyl groups on the surface of nanocellulose to improve its hydrophobicity has increasingly become an attractive research area.Based on a brief description of superhydrophobic materials and a comparison of different preparation methods of superhydrophobic materials,this article focused on the research progress on using nanocellulose to construct superhydrophobic materials (aerogels,paper,coatings and films)in the fields of biomedical,papermaking,oil-water separation,food packaging,energy storage materials,etc .,and summarized and analyzed the problems in the application of nanocellulose superhydrophobic materials.At the same time,it was pointed out that the future development direction of nanocellulose to construct superhydrophobic materials would focus on the pollution-free process,process simplification and stability optimization.综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2005收稿日期：2021-09-23；修改稿日期：2021-12-03。
ZnO超疏水_超亲水可逆转化薄膜研究进展
ZnO 超疏水/超亲水可逆转化薄膜研究进展蘧广剑，辛炳炜* ，封从姝，刘赛，石键( 德州学院山东高校配位化学与功能材料重点实验室，山东德州253023)摘要:ZnO 纳米薄膜具有光响应的润湿性可逆转化现象，这种“智能开关”在许多领域具有重要意义，为此近年来ZnO 超疏水薄膜的制备引起了研究者的广泛关注。
一般是在ZnO 表面修饰一层表面张力较低的物质，通过降低表面自由能而获得超疏水表面。
然而常用的修饰物质如氟化物、硅烷等会不同程度地被ZnO 光催化分解。
为此一方面积极寻求光催化稳定的修饰层，另一方面制备具有特殊形貌的ZnO 纳米薄膜以期直接获取ZnO 超疏水薄膜。
由于离子液体的稳定性，利用其作为ZnO 的修饰层制备双响应薄膜，另外用HAc 调控制备“裸”Zn O超疏水薄膜。
对ZnO 润湿性能及其超疏水薄膜的制备研究进展进行了简要综述。
关键词:ZnO 薄膜;润湿性;超疏水表面;光响应可逆转化中图分类号:O614．24 文献标识码:A 文章编号:0258-3283(2014)10-0907-06表面浸润性(又称浸润性，W ett abi li ty)，是固体表面的一个重要特征［1，2］，它对工农业生产和人们的日常生活都有着重要意义。
润湿性通常用液体在固体表面的接触角(C A)来表征，一般来讲，当水与固体的接触角＜90°时为亲水性，＞90° 时为疏水性;其中两种极端情况:＜5°为超亲水，＞150°为超疏水，广泛应用于国防、工农业生产和日常生活等领域。
超疏水表面的制备有两个前提条件:1)表面材料具有低表面自由能;2 ) 具有合适的表面微纳结构。
超疏水性表面可以通过两种方法制备:一种是在低表面能材料的表面构建粗糙结构;另一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。
通过外界条件如光、电、热、pH 等改变疏水亲水状态的表面，叫做智能润湿性表面［3］，这种“智能开关”在微流体技术、无损液体传输、自清洁材料等许多领域具有重要意义，成为当今润湿性领域最重要的发展方向之一，国内外许多课题组已从生物仿生到实际应用等多方面设计合成了多种功能超疏水表面［4］。