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TiO?/SnO?和SnO?/TiO?异质结构作为光催化剂在紫外照射下降解硬脂酸和亚甲基蓝
摘要： 报道了TiO2/SnO2（TiO2在上层，SnO2在下层）和SnO2/TiO2（SnO2在上层，TiO2在下层）异质结构对硬脂酸和亚甲基蓝光催化降解的影响。这两种异质结构（其中SnO2或TiO2为顶层或底层）通过溶胶-凝胶技术制备。与SnO2/TiO2、TiO2和SnO2薄膜相比，TiO2/SnO2薄膜表现出更好的光催化活性。润湿性研究表明，用硬脂酸（乙醇中浓度为8mM的硬脂酸）改性的TiO2/SnO2薄膜趋向于超疏水状态，接触角高达137°。此外，TiO2/SnO2薄膜在紫外照射下降解硬脂酸效率较高。有趣的是，具有片状结构且电荷分离增强的TiO2/SnO2薄膜由于异质结构耦合，在紫外照射下对污染物的降解效果更好。
关键词： 双层薄膜、润湿性、超疏水性、光催化活性
更新于2025-11-19 16:56:35
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通过原位单步调控超疏水碳烟涂层的理化特性实现其光学透过率的可调性
摘要： 环境大气中由于各种化石燃料或废弃物不恰当且不完全的焚烧而形成的烟灰气溶胶，一直被认为是全球变暖的主要人为因素之一。然而，尽管它们对环境有不利影响，如果以涂层形式沉积，烟灰纳米颗粒在许多实际应用中极为有用，因为它们能赋予基体固体超疏水性。在此，我们揭示了通过控制菜籽油燃烧过程中环境空气流速合成的具有三种不同理化特性的超疏水烟灰涂层的光学透射率的新型实验结果。利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和分光光度计进行的深入形态学、化学和光学分析，显示了烟灰的厚度、化学键、形态与光传输系数（T%）之间的关系。反过来，在相同膜厚度下，材料中π键的逐渐减少导致近红外范围内光透射率的增强，而烟灰形态调节了T>0%的光谱区域宽度。我们的研究结果表明，燃烧条件与烟灰涂层的衍生理化特性之间存在相互联系，允许单步调整其光学行为，可能用于未来的水下光学应用。
关键词： 烟灰、光传输、理化性质、超疏水性
更新于2025-11-14 15:25:21
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通过紫外线和SF6等离子体处理制备的交联木质素涂层
摘要： 木质素是维管植物中最丰富的大分子之一，因其来源广泛且成本低廉（作为造纸制浆过程的主要副产物，通常被直接燃烧作燃料）而被研究多年。但尽管如此，木质素的工业应用仍十分有限。本研究我们发现了一种制备结构明确的木质素表面的简易方法：通过碱法蒸煮从甘蔗渣中提取木质素，并采用不同溶剂溶液通过旋涂工艺在多种基底（硅片、纸张、钢材和玻璃）上制备涂层。为促进木质素涂层表面交联，我们测试了两种方法：SF6等离子体处理和紫外线辐射。两种处理均通过FTIR和热分析证实减少了表面羟基含量，从而形成更稳定的交联涂层。紫外线辐射使木质素涂层呈现亲水性，而采用SF6等离子体则获得了稳定的超疏水木质素涂层。
关键词： 交联、表面改性、涂层、等离子体、超疏水性、木质素
更新于2025-09-23 15:23:52
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超疏水表面上理性设计的纳米结构特征用于增强冷凝液滴的自推进动力学
摘要： 由于其在解释基本润湿现象方面具有重要学术意义，自驱动能力在实现更高效滴状冷凝方面的应用强烈吸引着研究人员。本文设计并制备了两种微结构超疏水表面：密封层状纳米多孔结构（SLP表面）和开放纳米锥结构（OC表面）。结果表明，这两种表面均展现出优异的疏水性，水滴几乎悬浮于超疏水表面（SLP表面接触角CA=158.8°±0.5°，滚动角SA=4°±0.5°；OC表面CA=160.2°±0.4°，SA=1°±0.5°）。同时，在冲击速度V0=1 m/s条件下，液滴撞击后可在11.2毫秒和10.4毫秒的更短接触时间内快速反弹。这种卓越的静态-动态超疏水性主要归因于两种微观粗糙结构捕获的气穴。关于冷凝液滴的自驱动能力研究发现，SLP表面的液滴微观钉扎效应严重削弱了冷凝液滴的动态自驱动能力——密封层状纳米多孔结构产生的毛细粘附力高达16.0微牛。而开放纳米锥结构在流动气穴作用下产生的水粘附力较低（约4.1微牛），使冷凝液滴具有更高的动态自驱动能力。因此，开放纳米锥结构超疏水表面在抑制冷凝液滴附着方面展现出巨大潜力。
关键词： 自推进能力、超疏水性、水附着力、设计的纳米结构
更新于2025-09-23 15:23:52
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混合激光烧蚀与化学改性技术快速制备具有优异自清洁性、稳定性和耐腐蚀性的仿生超疏水表面
摘要： 虽然激光烧蚀被视为一种简便的仿生超疏水表面制备方法，但初始激光处理的金属表面会呈现超亲水性，在环境空气中需要很长时间才能达到超疏水状态。研究表明，这些超疏水表面易受热效应或其他液体相互作用影响而遭到破坏，导致超疏水性不可控丧失。本研究通过混合激光烧蚀与(十七氟-1,1,2,2-四甲基丁基)三乙氧基硅烷(AC-FAS)表面化学改性，快速制备出稳定的超疏水铝表面。系统研究了表面形貌与化学特性以探究超疏水性的产生机制。处理后表面水接触角可达160.6?±1.5?，滚动角为3.0?±1.0?，展现出完美的自清洁能力、长期稳定性以及在酸性和碱性溶液中优异的化学稳定性。动电位极化测试表明该超疏水表面具有更优的耐腐蚀性能。这种混合激光烧蚀与表面化学改性方法省时且低成本，为铝材表面超疏水的规?；峁┝丝焖偻揪?。
关键词： 纳秒激光、仿生学、耐腐蚀性、化学稳定性、自清洁、超疏水性、长期稳定性
更新于2025-09-23 15:22:29
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激光纹理化金属合金化学表面处理设计以实现极端润湿行为
摘要： 激光纹理化金属合金的极端润湿行为因其卓越的商业应用和基础研究性能而备受关注。从本质上说，结构化金属合金的极端润湿性同时取决于表面结构和表面化学性质。然而与表面物理形貌的构建相比，表面化学在调节金属合金激光纹理化过程以控制润湿性方面的作用研究较少。本研究提出了一种系统化的设计方法来调控激光纹理化金属合金的表面化学性质，从而实现包括超疏水性/超疏油性、超亲水性/超亲油性以及超疏油性与超亲水性共存在内的多种极端润湿状态。首先通过纳秒脉冲激光表面纹理化技术在6061铝合金表面制备微米级沟槽，随后将纹理化表面浸入多种化学溶液中进行处理，使目标官能团附着于表面以实现最终的极端润湿性。锚定具有极低色散和非色散表面能的氟化基团（-CF2-和-CF3）可产生超疏油性和超疏水性，从而排斥水和二碘甲烷；连接具有极高非色散和较高色散表面能的极性腈基（-C≡N）则通过将水和二碘甲烷分子吸入激光纹理毛细管来实现超亲水性和超亲油性；最后同时锚定氟化基团（-CF2-和-CF3）与极性羧酸钠（-COONa）会形成极低色散和极高非色散表面能组分，从而实现超疏油性与超亲水性的共存——经处理的表面吸引水但排斥二碘甲烷。
关键词： 设计、化学改性、激光纹理化、超亲水性、超疏油性、超疏水性
更新于2025-09-23 15:21:01
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化学改性对激光纹理化金属合金实现极端表面润湿行为的作用
摘要： 结构化金属表面的润湿行为因其在商业、工业和军事领域的广泛应用以及基础研究的兴趣而受到广泛关注?；诩す獾奈评砘际跻蚱涫视π浴⒕沸院鸵子谧远扔诺?，成为在金属基底上制备微纳结构（包括激光诱导周期性表面结构或分级结构）的理想平台。然而，仅靠微纳结构往往无法实现理想的润湿性，必须通过后续的表面化学改性方法才能使激光纹理化金属基底达到目标极端润湿性。本综述旨在系统阐述基于激光的表面工程方法中表面化学改性与物理表面结构之间的相互依存关系，揭示表面结构之上的表面化学对最终润湿状态的决定作用。具体而言，通过调控激光纹理化表面的表面化学性质，润湿性可从极端疏水性调节至亲水性，从而灵活实现复杂的多润湿性状态。各章节重点介绍了实现表面结构与表面化学最佳组合的最有效方法及其内在机制，并讨论了处理后表面在腐蚀和磨损环境中的耐久性与稳定性。最后，本文还探讨了该快速发展领域当前研究的挑战及未来研究方向的前景，将为金属合金激光纹理化方法的设计与极端润湿表面的制备提供全面指导。
关键词： 超亲水性、超疏水性、金属合金、激光表面纹理化、化学改性、硅烷处理
更新于2025-09-23 15:21:01
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聚硅氧烷纳米及微米结构化学气相沉积过程的系统参数研究
摘要： 利用三官能团有机硅烷前驱体可合成具有不同形貌的非晶聚硅氧烷纳米及微米结构。本研究采用乙基三氯硅烷为前驱体，通过化学气相沉积法制备了多种聚硅氧烷纳米/微米结构。这些结构的形成与形貌特征源于温度、绝对水量与相对湿度三者间的精妙相互作用。我们系统考察了化学气相沉积过程中各反应参数的影响，并通过实验探究了反应条件与最终形貌的关联规律。扫描电镜数据显示：根据反应条件的差异，可制备出聚硅氧烷微环、微棒、萌芽状结构、纳米丝及其复合结构。对纳米丝直径的深度对比分析揭示了相对湿度对结构形成的主导作用——在较高相对湿度下（与温度无关），总会形成更大直径的结构。由此我们明确区分了各因素的重要性层级：相对湿度作为主要调控参数，而绝对水量和温度则是次要的辅助调节因素，共同决定最终纳米/微米结构的厚度与形貌?；谡庑┓⑾?，我们证实了结构形成初始阶段的机理：基底表面形成的纳米/微米级水滴很可能是结构生长的起始位点。所有研究结果均有力支持了近期发表的"液滴辅助生长与形貌调控"机制理论。
关键词： 超疏水性、涂层、硅酮、聚硅氧烷、表面、纳米纤维
更新于2025-09-23 15:21:01
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碘氧化铋纳米片功能化棉织物：用于光降解有机污染物、紫外线防护及自清洁的应用
摘要： 通过低温下添加氢氧化钠和尿素（棉微溶解）使棉织物表面分子短暂溶解后，在其表面固定碘氧化铋（BiOI）纳米片，制得一种多功能棉织物。采用连续吸附与反应法（SILAR）在25℃条件下完成固定化。研究了处理后织物的形貌、结构特性、有机污染物光降解能力、紫外线屏蔽及自清洁性能，并对比了处理组与未处理组棉织物上BiOI纳米片的生长速率与均匀性。负载BiOI纳米片的棉织物吸收波长延伸至可见光区（约630nm）。在可见光照射下，BiOI负载量>8.4 wt%的棉织物对罗丹明B（RhB，初始浓度20mg/L）表现出显著光催化降解能力：首次循环降解率达99%，第六次循环仍保持95%。该功能性棉织物的紫外线防护系数（UPF）>50，UVA透射率<T(UVA)<5%，同时具备超疏水与自清洁特性，展现出作为多功能防护材料的巨大应用潜力。
关键词： BiOI纳米片，可见光光催化活性，超疏水性，紫外线防护系数
更新于2025-09-22 19:47:44
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具有自修复超疏水性的仿生光热转换涂层，用于高效太阳能蒸汽生成
摘要： 光热转换材料易受水中微生物和泥沙污染，也易被氧化性物质、腐蚀性液体及紫外线破坏，这极大限制了太阳能蒸汽发电的实际应用。受荷叶启发，本研究通过喷涂蜂蜡、多壁碳纳米管和聚二甲基硅氧烷的混合物，制备出可规?；⒒в牖滴榷ㄐ郧壳揖哂械嫉缧缘墓馊茸煌坎?，该涂层具备自修复超疏水性。所得光热转换涂层展现出宽带光吸收能力，可在阳光照射下高效产生蒸汽。超疏水性的整合赋予涂层自清洁功能，能防止水中微生物和泥沙导致的蒸汽生成效率下降。此外，该涂层可通过蜂蜡迁移修复超疏水性损伤，提供持久?；?。涂层还具备电驱动蒸汽生成能力，在无阳光时仍可持续产汽。鉴于其低维护需求、简易制备工艺及高性价比，这种自修复超疏水性光热转换涂层有望为偏远/灾区提供淡水解决方案。
关键词： 自修复、涂层、光热转换、太阳能蒸汽生成、超疏水性
更新于2025-09-23 17:09:56