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文檔簡介

仿紫竹梅葉片特殊潤濕性的多功能表面表征和復制仿生學展現了自然界中生物結構和機能的高度一致性。在應用仿生科學進行相關的研究或結構設計時,科研人員往往能以最小化的資源消耗換取最佳的結構性能。本文以紫竹梅葉片作為研究和仿生對象,主要應用PDMS和珍珠棉纖維進行了仿生表面的制備,并對該種具備特殊潤濕性和復雜結構的多功能表面進行研究,發掘其潛在的應用價值。紫竹梅葉片在宏觀和納米尺度下具備特殊的表面形貌,可在165°的靜態接觸角下表現出超疏高粘潤濕性(同時具備較高的接觸角和滾動角)。疏水性表面目前被廣泛應用于智能流體控制領域以及需要對水(或霧)進行收集的場合,為給仿生表面應用研究提供理論基礎,本文分別從水接觸角、物理和物理化學的角度對紫竹梅表面的特性進行了研究。在浸潤試驗和粘附試驗中,紫竹梅葉片表面上的水滴呈現出Cassie態,同時葉片上的毛狀體結構也提升了對水的粘附作用,使其具備超疏高粘潤濕性。在研究過程中觀察到,疏水性葉片表面能夠利用毛狀結構捕獲并沿平行溝槽輸送水分,從而證實了這種罕見的生物表面具備良好的生物結構與機能一致性,并能夠生長在任何環境下。基于上述研究,本文使用稀釋的PDMS和珍珠羊毛纖維制作表面模板,對仿紫竹梅葉片表面進行了制備。最后,本文提出了一種多功能表面,這種表面具備超疏水特性和表面毛狀結構,即可以在一般環境下實現高效率的集水功能,

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