超疏水原理

1. 超疏水原理

刚刚经历了大暑相信小伙伴们应该没有人愿意在这种天气下出门吧刚刚走两步就全身冒汗难受不说了 还得回家洗衣服这让我们这些懒癌患者怎么办

2. 超疏水的超疏水材料

，冲洗着淤泥，如下图所示，显微镜下超疏水材料的表面结构很粗糙，包上有包。不只是荷花上有，昆虫的足上也有比如水黾，蚊子都能在水上行走而不划破水面这就是因为其上面的超疏水材料。超疏水材料有很大的发展前景：首先，可以自行清洁需要干净的地方；还可以放在金属表面防止水的腐蚀生锈；第三，基于对昆虫的研究我们还可以使水上飞行成为可能，在船的表面加上超疏水膜减小阻力节省能源。目前，我们定义超疏水材料表面稳定接触角要大于150°，滚动接触角小于10°。新型超疏水材料的将十分广泛：室外天线上，可以防积雪；远洋轮船，可以达到防污、防腐的效果；石油管道的输送；用于微量注射器针尖，可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染；防水和防污处理。一次世界机器人建模奥利匹克竞赛上有个选手计划制作在水上行走的蜘蛛，可是失败了，如果加上那个超疏水膜的话，应该能够成功，所以说超疏水材料有着巨大的发展前景。在不久将来肯定会应用于更多的领域。 水黾是一种在湖水、池塘、水田和湿地中常见的小型水生昆虫，被喻为“池塘中的溜冰者”。它体长约1厘米，在水上具有非凡的浮力：其腿能排开300倍于其身体体积的水量；在水面上每秒可滑行100倍于身体长度的距离，相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。这种优异的水上特性缘于水黾特殊腿部微纳米结构和水面间形成的“空气垫”，阻碍了水滴的浸润，让它们在水面上得以快速而稳定地行走或奔跑，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。这种绝大多数动物都不具有的超疏水特性成为哈尔滨工业大学科研人员模拟研制新型超级浮力材料的灵感。 “这项研究可以有效提高交通工具的速度，节省一定能源，有可能引发交通、能源领域的一次革新。”研究人员表示，这种材料可望用于制造具有重要潜在应用前景的水上交通工具，如水上机器人、微型环境监测器、船舶等。由于超疏水结构能大幅度降低材料在水中甚至空气中的运动阻力，该项研究对设计高速水上、水下和空中交通工具也将具有重要参考价值。

3. 亲水 疏水 以及 超疏水 是指什么？

对于亲水、疏水划界的标准，较为普遍的说法是以90°为界限，即：当θ＞90°时，固体表面表现为疏水性质：当θ＜90°时，表现为亲水性质。 超疏水性是指液滴在固体表面的接触角大于150°时固体表面所具有的浸润性。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 物质的亲水性、疏水性与分子极性有关，接触角只是水与物体表面接触的现象表征，可也用做亲水、疏水的判定。
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4. 什么是超疏水材料

超疏水的研究开始于一句诗句，出淤泥而不染，濯清涟而不妖，为什么荷花会出淤泥而不染呢，就在于荷花表面有一层超疏水材料，使得水流聚股流下。

5. 超疏水材料有哪些?

用PTFE、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物等来制作超疏水涂膜。但氟树脂与基体表面存在弱界面层，与金属等基体结合强度差，需结合其它技术提高其对底材的粘附力，应用范围有明显限制。
其它合成高分子熔体聚合物如聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡等结合一定的工艺技术也可获得超疏水性。

扩展资料
在紫外光响应超疏水／超亲水可逆“开关”研究中，我国科学家利用水热法成功制备阵列的氧化锌纳米棒，并实现了其超疏水特性，文章在《美国化学会志》发表后即被《自然》杂志报道，认为该小组制备的纳米氧化锌阵列结构薄膜具有“同时疏水／亲水”，就如同一块“纳米地毯”，
该结构所具有的超疏水特性可以使该材料具有不沾水和自清洁的作用。通过紫外光的照射，“地毯”又成为超亲水的材料，使水能够存留在粗糙的纳米结构中。
参考资料来源：人民网-“超级开关”：纳米新材料实现超疏水／超亲水可逆转
参考资料来源：百度百科-疏水性涂料

6. 什么是疏水？

疏水是表观接触角CA>90°C时的水。
CA>150°C时称为超疏水锅炉中的疏水：蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水
接触角CA是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。
超疏水是一种新型材料，它可以自行清洁需要干净的地方，还可以放在金属表面防止外界的腐蚀。

扩展资料：
超疏水涂层可以阻断水分与金属材质的接触以及防止海洋生物在舰船表面的附着，从而缓解舰艇水线以上部分的氧化腐蚀，并能够使表面的水滴在滚落时清洁脏污，保持材料表面干净。
此外，超疏水材料特殊的粗糙结构和化学组成,使得其表面表现出良好的防覆冰和防黏附行为。且由于其兼具能耗低、适用范围广、环境友好等优点，其在航空、舰船、电力，通信、能源等领域的防结／覆冰雪方面同样显示出潜在的应用前景。
超疏水布料可以在温度为-20℃的冷水中，为士兵提供长达24小时的保护，极大避免了空降兵、特种兵等作战力量被突然投放在低温水域中导致体温下降，引发不必要的战场伤亡。同时，合理利用材料的超疏水性以及超亲水性，可以用于解决在恶劣战场环境下的水源收集等危及人员生存的紧要问题。
这种材料可以在高温、低湿的沙漠环境中，将水蒸气转变成液态水并吸附于表面，从而达到既可收集和储存饮用水源，又可散去体表热量的目的；在高湿度空气环境中，材料本身具有的良好疏水性，可以确保人员能在热带雨林等降雨量、蒸发量较大的炎热潮湿环境中安全遂行任务。
参考资料：百度百科-疏水
参考资料：百度百科-接触角

7. 疏水性的超疏水性

超疏水性物质，如荷叶，具有极难被水沾湿的表面，其水在其表面的接触角超过150°，滑动角小于20°。 气体环绕的固体表面的液滴。接触角θC，是由液体在三相（液体、固体、气体）交点处的夹角。1805年，托马斯·杨通过分析作用在由气体环绕的固体表面的液滴的力而确定了接触角θ。气体环绕的固体表面的液滴，形成接触角θ。如果液体与固体表面微结构的凹凸面直接接触，则此液滴处于Wenzel状态；而如果液体只是与微结构的凸面接触，则此液滴处于Cassie-Baxter状态。其中 = 固体和气体之间的表面张力 = 固体和液体之间的表面张力 = 液体和气体之间的表面张力 θ可以用接触角测量计来测量。Wenzel确定了当液体直接接触微结构化的表面时，θ角会转变为θW *cosθW * = rcosθ 其中，r为实际面积与投影面积的比率。Wenzel的方程显示了微结构化一个表面将会放大表面张力。疏水性表面（具有大于90°的接触角）在微结构化之后会变得更加疏水，其新的接触角将比原来增大。然而，一个亲水性表面（具有小于90°的接触角）在微结构化之后却会变得更加亲水，其新的接触角将比原来减小。Cassie和Baxter发现如果液体悬浮在微结构表面，θ角将会变为θCB *cosθCB * = φ(cos θ + 1) – 1 其中，φ为固体与液体接触面积的比例。在Cassie-Baxter状态下的液体比Wenzel状态下更具有运动性。通过用以上两个方程计算出的新接触角，我们可以预测Wenzel状态或Cassie-Baxter状态是否应该存在。由于有自由能最小化的限制，预测出具有更小的新接触角的状态就会更可能存在。从数学上来说，要使Cassie-Baxter状态存在，以下的不等式必须成立。cos θ < (φ-1)/(r - φ) 提出的一个判断Cassie-Baxter状态是否存在的替代标准是：1)接触线力克服液滴未被支撑部分的重力；2)微结构足够高从而阻止液滴接触微结构的基底（即凹面）。接触角是静态测量疏水性的方法，接触角滞后和滑动角则对疏水性的动态测量法。接触角滞后是一种鉴定表面异质性的现象。当移液器将液体注到固体表面时，液体就会形成一定的接触角。随着注入液体的增加，液滴的体积会随之增加，接触角也会变大，但三相边界会保持固定直到液体突然溢出。在液体溢出前瞬间的接触角被称为前进接触角。回退接触角可以通过将液体从液滴中吸出来测量。随着液体被吸出，液滴的体积减小，接触角也减小，但三相边界同样保持固定直到被完全吸回。在液体被吸回瞬间的接触角被称为回退接触角。而前进接触角和回退接触角之间的差异就是接触角滞后，它被用来鉴定表面的异质性、粗糙性和运动性。非同质的表面会有能够阻碍接触线的区域。滑动角是另一种动态测量疏水性的方法：在固体表面放置一个液点，倾斜表面知道液滴开始滑动，此时的倾斜角即为滑动角。处于Cassie-Baxter状态的液滴通常会表现出比Wenzel状态更小的滑动角和接触角滞后。 纳米纤维表面的水珠许多在自然界中找到的超疏水性物质都遵循Cassie定律，而它在次微米尺度下可以和空气组成双相物质。莲花效应便是基于此一原理而形成的。仿生学上，超疏水性物质的例子有利用纳米科技中的nanopin胶片（nanopin film）。

8. 超疏水材料有哪些?

超疏水指水滴在表面呈球状，接触角大于150度。
真正具有本征超疏水的材料是不存在的，对于平整材料而言，最大的水接触角不过119度。但是金属、陶瓷和高分子通过一定处理都可能获得超疏水性能，而途径无外乎两个，一个是合适的表面粗糙形貌，另一个是低表面能物质修饰。
例如对于金属而言，并不具备超疏水特性，但是如果通过腐蚀刻蚀来使表面粗糙，同时通过氟化处理使表面能降低，就可以获得大于150度的接触角，从而变成超疏水材料。
相比而言，高分子的表面能通常都很低，更容易变成超疏水。例如不粘锅用的就是聚四氟乙烯，只要表面粗糙，这种材料自然就成了超疏水材料了。