纳米氧化锌薄膜制备及其浸润性调控研究

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1、硕士学位论文纳米氧化锌薄膜制备及其浸润性调控研究PREPARATIONOFNANOSTRUCTUREDZINCOXIDETHINFILMSANDTHEWETTINGREGULATION王博涵哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O64学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开工程硕士学位论文纳米氧化锌薄膜制备及其浸润性调控研究硕士研究生：王博涵导师：成中军申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O64

2、U.D.C:540DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFNANOSTRUCTUREDZINCOXIDETHINFILMSANDTHEWETTINGREGULATIONCandidate：WangBohanSupervisor：Prof.ChengZhongjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalengineeringAffiliation：School

3、ofChemicalEngineeringandChemistryDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要浸润性作为固体表面一个非常重要的物理性质，对生产生活各个方面有着重要影响。材料表面浸润性的影响因素大致可分为材料表面化学组成和表面微观结构两个方面，而围绕浸润性的调控研究大多局限在单一改变材料表面的化学组成或者控制材料表面的粗糙程度，如何利用二者协同配合实现对

4、浸润性的调控，是一个值得重点研究的课题。另外，材料表面浸润性除了受自身因素影响外与外界环境的复杂程度也是密不可分，由于固体在空气中润湿现象被发现的较早、润湿机理较为简单，开展的研究也相对较多，而固体在复杂环境中由于不同相作用较为复杂，使得浸润调控过程相比在空气中要困难的多，因此在复杂环境有关浸润性调控研究相对较少。如何实现材料在复杂环境对浸润性的智能调控也是目前浸润性领域一个热点问题。本文的第一部分我们先利用溶胶凝胶法与水热法相结合的方式制备出具有单一晶型且形貌规整的纳米氧化锌阵列膜，利用纳米ZnO的光致亲水特性以

5、及暗藏回复过程，实现了在简单以及复杂环境中对浸润性的可逆调控。实验结果显示，在空气环境中，将制备的纳米氧化锌阵列膜在黑暗环境中放置7天其表面可以达到150°的超疏水浸润状态，经210min紫外光照后发现表面羟基基团和水含量增加，同时表面呈现出超亲水浸润性状态，暗藏后仍能保持超疏水性的回复。随后用相同的方法在油相中也实现了浸润性从超疏水到超亲水的可逆调控。本文的第二部分利用模板法制备出具有微纳米结构的纳米氧化锌复合膜，重点研究了材料表面微结构的动态变化以及外界条件改变对浸润性的影响，以及将二者结合起来实现对多种浸润状

6、态的可逆调控。实验选用E-51型环氧树脂与纳米ZnO复合的方式制备出表面具有微米级阵列的复合膜，利用纳米ZnO的光致亲水特性、暗藏及加热回复过程实现了浸润性从超疏水到超亲水的可逆调控。在分析微结构动态变化时，研究了外力作用微结构发生不同程度形变浸润性的变化情况，利用表面微结构的改变实现了表面从超疏水到疏水的可逆调控，当复合膜表面结构发生倒伏时通过施加紫外光照和暗藏回复实现了浸润性从疏水到亲水的可逆变化，最终实现了多种浸润状态的可逆转换。关键词：氧化锌；浸润性调控；形状记忆；油相中；纳米结构I哈尔滨工业大学工程硕士学

7、位论文AbstractWettabilityisaveryimportantphysicalpropertyofthesolidsurfaceandhasanimportantinfluenceonallaspectsofproductionandlife.Theinfluencingfactorsofthesurfacewettabilityofmaterialscanbedividedintotwoaspects:thesurfacechemicalcompositionandthesurfacemicrost

8、ructure.Theresearchonthewettabilitycontrolismostlylimitedtochangingthechemicalcompositionofthematerialsurfaceorcontrollingtheroughnessofthematerialsurface.Itisworthwhiletostudythet