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一種在仿生鯊魚皮上產(chǎn)生“蓮花效應(yīng)”的新方法
（論文部分內(nèi)容摘抄）
長期以來，自然界一直是啟發(fā)人類開發(fā)人工方法來模仿生物系統(tǒng)非凡特性的重要源泉。在這項(xiàng)工作中，作者探索了一種新方法來制備超疏水雙仿生表面，該表面同時(shí)具有魚皮表面形態(tài)和蓮花葉狀的分級微/納米結(jié)構(gòu)。這種具有鯊魚皮圖案微結(jié)構(gòu)的仿生表面首先是通過基于PDMS 的鯊魚皮表面微復(fù)制來制備的;然后通過火焰處理形成可以產(chǎn)生蓮花效應(yīng)的分級微納米結(jié)構(gòu)的表面。用掃描電子顯微鏡(SEM)、水接觸角測量和液滴沖擊實(shí)驗(yàn)表征了所制備的雙仿生表面，結(jié)果表明，所制備的雙仿生表面上同時(shí)具有鯊魚皮表面形態(tài)和荷葉狀的多級微/納米結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的超疏水性，其接觸角高度數(shù)，且在韋伯?dāng)?shù)相對較高的液滴沖擊過程中仍能保持其超疏水性的穩(wěn)定性。討論了火焰處理過程中仿生魚皮表面微觀形態(tài)演變和微觀結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理。該方法有望發(fā)展成為一種新穎可行的仿生表面制造技術(shù)。
液滴沖擊實(shí)驗(yàn)為了評估各種超疏水固體表面的魯棒性，通過水滴沖擊實(shí)驗(yàn)來研究液體滴在表面上的沖擊動力學(xué)是非常有幫助的方法。實(shí)驗(yàn)程序通常包括從微注射器中釋放一個直徑為毫米級的水滴，以不同的高度釋放水滴，以改變其對固體表面的沖擊速度。下落的液滴可以通過重力加速，從而以一定的沖擊速度撞擊固體表面。在表面以上高度處釋放的液滴的垂直沖擊速度，下降影響是由德國 Excelitas PCO 公司的高速相機(jī)(型號pco.dimax)記錄1500fps的記錄率(幀每秒)，以獲得關(guān)于下降影響動態(tài)的信息。
以納米二氧化硅為基質(zhì)，成功地開發(fā)出一種新型的二元生物表面結(jié)構(gòu)的制備方法，該結(jié)構(gòu)既包括鯊魚皮表面形態(tài)也包括蓮葉狀層狀微/納米結(jié)構(gòu)。它涉及到PDMS微復(fù)制過程中使用鯊魚皮作為模板和隨后的火焰處理。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，采用微復(fù)制法制備的仿生鯊魚皮表面具有生動的鯊魚皮表象或微米級的鯊魚皮圖案結(jié)構(gòu)，隨后的火焰處理使其具有層次化的微/納米結(jié)構(gòu)，且不破壞其鯊魚皮的圖案結(jié)構(gòu)。從而構(gòu)建了預(yù)期的雙仿生表面。火焰處理時(shí)間的長短是影響和控制被處理表面層次微納米結(jié)構(gòu)的重要因素。
皮膚表面。這意味著火焰處理在PDMS表面上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微/納米結(jié)構(gòu)是制造超疏水表面的關(guān)鍵工藝。根據(jù)液滴實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)果，證實(shí)了雙模擬超疏水表面的魯棒性。作者還非常感謝廣州市元奧儀器有限公司提供(pco.dimax)高速攝像機(jī)及友好供應(yīng)。
德國 Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點(diǎn)，將高速實(shí)驗(yàn)過程完美記錄，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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