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仿生法制备自清洁天然青石表面

2021-06-30段卓琦谢再新赵占强李汝恒郑晓虹胡永茂

大理大学学报 2021年6期

段卓琦,谢再新,赵占强,周 豹,李汝恒,郑晓虹,胡永茂

(大理大学工程学院,云南大理 671003)

目前的石材保护方法在隔绝外界污染的同时也存在石材内部湿气难以散发、涂层耐受性不佳,容易开裂、降解等问题〔1-5〕。因此,在石材表面形成“荷叶效应”,是解决污染和腐蚀的理想方法之一〔6-7〕。研究表明,仿贻贝黏附蛋白的聚多巴胺(polydopamine)能在聚四氟乙烯、聚砜等固体材料表面形成具有黏附性、亲水性、生物相容性的复合层〔8-14〕。将待改性的固体材料直接放入多巴胺碱性溶液中浸泡,即可在固体表面生成聚多巴胺层〔15-16〕。聚多巴胺中的邻苯二酚和氨基官能团与基体材料表面建立共价-非共价的相互作用,可获得聚多巴胺分子对材料表面的超强黏附能力〔17-19〕,同时聚多巴胺中的邻苯二酚基团能够与金属氧化物中的金属离子形成配位键,通过聚多巴胺与金属氧化物的螯合作用,可以将金属氧化物黏附在基体材料表面〔20-21〕。研究证实〔22-26〕,Al2O3表面的Al—OH与烷基磷酸类材料分子的亲水基团—P(O)(OH)2在一定条件下可发生缩合反应,生成P—O—Al结构,实现共价键结合。该反应过程为:R—P(O)(OH)2+—Al—OH→R—(OH)(O)P—O—Al—+H2O。烷基磷酸分子另一侧的疏水基团则实现了疏水功能。本文报道了一种利用聚多巴胺的黏附性在青石表面黏附一层经过烷基磷酸修饰的Al2O3纳米颗粒,在青石表面构建低表面能的微∕纳米粗糙结构,实现了青石表面的自清洁性能。

1 实验

1.1 样品的制备 天然青石块体材料经切割打磨后用紫外光(UV)固化胶粘贴在载玻片上,再进行表面抛光后制成青石样品。……

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