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聚四氟乙烯薄膜及其疏水性

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濕潤性是一種固體表面性質,與自然界和人類社會息息相關。我們隨處可見與濕潤有關的現象,如水在物體表面鋪展、在車窗上滴落、在荷葉上滾動、雨水沖洗掉樹葉上的塵埃。超疏水性是表面濕潤的一種特殊現象,它是指液滴與固體表面的接觸角大于150°、滯后角小于10°的表面現象。隨著對超疏水現象的研究,發現超疏水表面具有優良的防霧、防腐蝕、減阻、抗粘附性,不僅影響自然界生物的日常生活,而且對工農業生產、生物醫學領域也有著重要作用。



  目前,制備超疏水表面多采用濕法工藝,但由于聚四氟乙烯幾乎不溶于市面的溶劑,并不適用于濕法工藝,采用低功率電子束蒸發法制備聚四氟乙烯薄膜,主要研究內容有:



  采用低功率電子束法在陶瓷片基底上沉積聚四氟乙烯薄膜,研究制備工藝、基底性質對聚四氟乙烯薄膜形貌、濕潤性能的影響。結果表明,所制備的薄膜表面均呈疏水性,硫酸濃度、刻蝕時間、沉積時間對薄膜的表面形貌、粗糙度、疏水性均產生顯著影響;在陶瓷片和載玻片上沉積聚四氟乙烯薄膜并計算基底表面能。發現基底表面粗糙度和表面能同時影響薄膜的表面濕潤性,但表面能的作用比粗糙度更明顯。



  通過改變制備條件,在經草酸刻蝕過的Cu片基底上成功制備出超疏水聚四氟乙烯薄膜,切薄膜表面最大接觸角達到153.34°,滾動角幾乎為0°,具有優異的超疏水效果。通過分析,進一步說明低表面能物質的裝飾是基底表面呈現超疏水性的主要原因。



  以磁控濺射法制備的Cu膜為基底,分別退火或H2O2溶劑處理后制備Cu/聚四氟乙烯PTFE復合膜,研究工藝條件對復合膜表面形貌、粗糙度及疏水性的影響。結果發現,H2O2處理過的Cu膜表面形成納米棒結構,且粗糙度較大;在該基底上沉積聚四氟乙烯PTFE薄膜,測得Cu/PTFE復合膜表面接觸角最大達到155.17°,滾動角2°,顯示出優良的超疏水性。



  采用電子束蒸發法在Cu片上沉積聚乙烯PT/PTFE復合膜,研究過渡層PE的厚度對復合膜表面粘附性及疏水性的影響。結果表明,經草酸刻蝕過的Cu片上復合膜的疏水性比為刻蝕的好;同時,粘附力與接觸角呈負相關,粘附力越小,其接觸角越大,表面疏水性越好。說明一定厚度的PE過渡層能明顯降低薄膜表面粘附力,增強疏水性。


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