张友法, 安力佳, 郝建霞, 余新泉, 陈　锋

(东南大学材料科学与工程学院, 江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室, 南京 211189)



透明超疏水纳米阵列的构建及露滴自弹跳特性

张友法, 安力佳, 郝建霞, 余新泉, 陈锋

(东南大学材料科学与工程学院, 江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室, 南京 211189)

利用溶胶-凝胶技术制备氧化锌晶种层, 再通过化学氧化法在FTO玻璃表面制备了高度垂直取向的氧化锌纳米棒阵列. 研究了晶种溶胶浓度和液相化学生长时间对阵列纳米结构形貌的影响规律和作用机理, 并进一步分析了表面润湿性和透明性的变化情况. 通过氧化锌纳米棒阵列的可控构建, 获得了平均透光率可达95%的透明超疏水表面. 密集生长的纳米阵列使得该表面在稳态结露条件下, 直径约10 μm的小尺度球状露滴合并后易发生自驱弹跳, 脱附率高, 露滴数量密度、 覆盖率和平均直径均能保持在恒定范围, 显示出优异的抗结露特性.

纳米阵列; 氧化锌; 超疏水; 透明; 自弹跳

为适应复杂多变的环境, 通过亿万年的进化、 修复和完善, 许多动植物表面形成了超浸润性, 对水滴运动与脱附可以实现方向性操控, 以便得以生存. 固体表面超疏水性(接触角>150°, 滚动角<10°)是十分常见但又非常特殊的一类超浸润现象, 影响着自然界中多种动植物的生命活动, 如超疏水自清洁的荷叶[1]、 超疏水高负载的水黾腿[2]及超疏水防起雾的蚊子眼[3]等. 研究[1～3]表明, 这些生物体表面每平方毫米数以百万计的多尺度有机微纳结构的规则性几何排列对超疏水性的形成起到了关键作用. 以此为启发, 通过在材料表面仿生构建粗糙结构, 并进行低表面能材料改性, 或直接在低表面能材料表面构建粗糙结构, 即可获得超疏水性[4～6]. 这种表面具有与荷叶等相似的自洁、 抗污等特性, 同时也被发现可延缓露和霜的成核, 并抑制其生长, 即具有抗露和防霜特性[7～9].

建筑玻璃外墙、 汽车挡风玻璃及太阳能电池面板等表面易污染, 影响其透明性和使用性能, 结露和结霜时, 影响更为严重, 所以对这些玻璃基底进行超疏水改性具有重要意义. 目前, 虽然已有……