自清洁防雾玻璃表面的获得.doc

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1、毕业论文题目：自清洁防雾玻璃表面的获得学院：物理与电子工程学院专业：物理学学生姓名：白昊东学号：1指导教师：王建目录摘要11、引言22、基本概念32.1、接触角：32.2、滚动角32.3、超疏水与超亲水33、Wenzel模型和Cassie模型43.1Wenzel模型43.2Cassie模型54、氧化铝的表面结构及其对表面润湿特性的影响55、氧化铝自清洁及防雾表面的获得75.1、Wenzel模型下θW随r的变化趋势75.2、Cassie模型下θC随f的变化趋势76、结论及展望8参考文献8致谢9自清洁防雾玻璃表面的获得姓

2、名：白昊东学号：1班级：11级物理二班指导老师：王建摘要本文首先介绍了接触角，滚动角，超疏水与超亲水等相关的基本概念。主要研究了多孔氧化铝表面有序的表面结构和润湿状态之间的关系。通过调制多孔氧化铝孔的直径，同时保持孔间隔和深度，可观察到其润湿性显著地从亲水性改变为疏水性。通过比较研究证明关于这些多孔氧化铝表面的润湿行为是归属于Wenzel和Cassie状态之间润湿转变的现象。此外，在这一现象下研究了利用Wenzel模型和Cassie模型获得氧化铝自清洁防雾表面。在Wenzel模型下随着粗糙度r的逐渐增大接触角θW逐渐

3、减小，当粗糙度r大于19.92的时候，接触角θW将小于5o,出现超亲水现象；在Cassie模型下随着表观液-固界面的百分比f的逐渐增大接触角θc逐渐增大，当表观液-固界面的百分比f大于0.87的时候，接触角θc将大于150o,出现超疏水现象。由此现象和原理可获得氧化铝自清洁防雾表面。关键词：自清洁，防雾，超疏水，超亲水Acquirementofself-cleaningandanti-fogsurfaceAbstractInthepaper,thebasicconceptsrelatedwithsurfacewett

4、ingpropertieswereintroducedbriefly.Thenthewettingpropertiesofporousanodicaluminiumoxideinducedbytheporediameterwerestudied.Anditisfoundthatwhenthesurfaceroughnessrisgreaterthan19.92duetotheincreaseofporediameter,thesuperhydrophilicandanti-fogsurfaceisacquired.S

5、imilarly,thechangeofporediametermakestheratioofapparentliquid-solidinterfacefgreaterthan0.87,thesuperhydrophobicandself-cleaningsurfaceisacquired.Keywords：Self-cleaningsurface;Anti-foggingsurface;Superhydrophobic;Superhydrophilic;1、引言下雨或潮湿天气，尤其是在冬季，湿气容易凝结在建筑物玻璃

6、窗、汽车挡风窗、汽车观后镜、眼镜片等各式各样的玻璃制品上。在浴室和厨房等蒸汽聚集的地方，也可以出现类似的情形。湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴，称为玻璃表面的雾化。图1所示.在玻璃基板上的水滴呈小半球状，易产生如棱镜般的折射效应，从而影响镜面成像的能见度或玻璃的透光率。玻璃的雾化，轻则给人们的生活带来不便。如在寒冷的冬季，从户外进人室内眼镜片会被雾化，影响人的视觉;重则危及人的生命安全。如汽车观后镜若受雾化而影响成像，交通安全也就难以保证。此外玻璃表面沾附着的灰尘、油污等微粒也会影响镜面成像的能见度或玻璃的透

7、光率。为此，研究开发自清洁防雾玻璃成为国内外学者关注的问题[1~6]为了避免玻璃制品上形成微小水滴导致雾化，通常采用以下措施:（1）在玻璃表面喷上一层表面活性剂;(2)在玻璃表面涂覆一层有机吸水防雾薄膜;(3)安装加热装置，通过加热蒸发玻璃表面水滴;(4)安装超声波分散和加热装置，对玻璃表面水滴同时进行分散和加热，达到快速蒸发的目的。然而这些方法都有各自的局限性:(1)方法需定期反复喷刷表面活性剂而显得不便利;（2)方法由于使用有机物质导致玻璃制品耐磨性和耐热性不好;(3)方法中由于加热蒸发水滴通常需7~10min，

8、因而不实用;（4)方法的装置较复杂，元件多，成本高。因此研究开发便利的、耐磨性和耐侯性好的且成本低的新型自清洁防雾玻璃是十分必要的。一种较为有效的方法是在玻璃制品表面添加一层无机薄膜。若该薄膜为疏水性物质，它能使微小水滴聚集成大水珠。当水珠达到一定粒度时，会借助自身重力引起下滑，或通过外力如风吹、雨刷等方式除去水滴。但是小水滴的聚集或吹干、蒸发