【摘 要】
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浸润性是自然界最为普遍的现象，表面浸润性是由物质的化学成分和表面微观形貌共同决定的。粗糙结构和表面自由能是决定固体表面浸润性的两个关键因素。设计超疏水材料的主要思路是：在已有疏水材料上构建粗糙结构或是在粗糙材料表面修饰低表面能物质，即通过调整固体表面形貌和表面自由能可以获得不同浸润性的固体材料。本论文以二氧化硅为原料，通过水热处理，然后利用硅烷偶联剂进行修饰，制备出了超疏水涂层。利用不同粒径的二氧化硅构筑了粗糙结构，采用硅烷偶联剂降低表面自由能，并研究了粒径和改性剂对材料浸润性的影响。通过光学接触角测量仪
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浸润性是自然界最为普遍的现象，表面浸润性是由物质的化学成分和表面微观形貌共同决定的。粗糙结构和表面自由能是决定固体表面浸润性的两个关键因素。设计超疏水材料的主要思路是：在已有疏水材料上构建粗糙结构或是在粗糙材料表面修饰低表面能物质，即通过调整固体表面形貌和表面自由能可以获得不同浸润性的固体材料。本论文以二氧化硅为原料，通过水热处理，然后利用硅烷偶联剂进行修饰，制备出了超疏水涂层。利用不同粒径的二氧化硅构筑了粗糙结构，采用硅烷偶联剂降低表面自由能，并研究了粒径和改性剂对材料浸润性的影响。通过光学接触角测量仪、红外光谱仪和场发射扫描电镜对改性二氧化硅的浸润性、表面成分、微观形貌进行了分析；分析了样品的自清洁性能，检测了改性样品在环境中浸润性的变化；通过监测改性材料超疏水涂层在过饱和碳酸钙溶液中的结垢情况，对样品的防垢阻垢效果进行了研究。具体研究结果如下：
(1)经过乙烯基三乙氧基硅烷改性后，二氧化硅表面能降低，改性材料疏水性增强。粒径与材料的疏水强度存在负相关关系。减小二氧化硅粒径，改性材料的表面粗糙度变大，微观形貌变得更复杂。二氧化硅粒径由微米减小到纳米时，浸润性由Wenzel状态变为Cassie状态。二氧化硅粒径为20nm时，改性材料的接触角达到158.0±5.4°，滚动角小于3°。
(2)二氧化硅经过不同改性剂修饰后得到了接触角高于150°，滚动角小于10°的超疏水纳米复合材料。改性剂显著降低了二氧化硅的表面能，也有效解决了团聚问题。经过低表面能修饰后，材料的接触角大于150°，滚动角小于10°。甲基三甲氧基硅烷(MTMS)改性修饰的二氧化硅复合材料超疏水效果最好，接触角达到161.3°，滚动角低至4.1°。
(3)制备的改性材料，在环境中具有稳定的超疏水性能和自清洁功能。改性材料的自清洁性能可以应用中实现防尘的目的。与空白基底相比，浸泡在碳酸钙溶液中100h后，超疏水涂层表面的碳酸钙垢体总量少、硬度小。超疏水涂层抑制了碳酸钙结晶成核过程，防垢阻垢效果明显。
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