一、Super-hydrophobic characteristics of butterfly wing surface（论文文献综述）
郭锦程[1]（2021）在《耐磨超疏水涂层的制备及其性能研究》文中认为超疏水材料因其具有优异的拒液性而受到广泛关注,科学家们利用各种手段和方法,例如:模板法,刻蚀法,静电纺丝法等,不断制备出超疏水表面,并且在防腐蚀,自清洁,油水分离和流体减阻等方面有了很好的应用前景。由于超疏水表面脆弱的微纳米结构即使受到很小的应力就会受到破坏,因此,超疏水表面具有极差的耐磨性,降低了其使用寿命。本文从提高超疏水涂层的耐磨性角度出发,通过两步喷涂法和基于二氧化钛（TiO2）微纳米球,制备了具有优异的耐磨性超疏水涂层,并考察了涂层的耐腐蚀和自清洁性,具体如下:（1）以有机硅改性聚氨酯（SiPU）和疏水性二氧化硅（SiO2）纳米粒子为原料,采用两步喷涂法制备了超疏水涂层。通过傅里叶红外光谱仪（FT-IR）,X射线光电子能谱技术（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）等测试手段对基底的化学成分和涂层的表面形貌进行了表征,并对有机硅含量和制备工艺条件对涂层性能的影响进行了考察,结果如下:有机硅成功改性了聚氨酯,有机硅含量为30%时,聚氨酯基底（PU）的疏水性达到106.2°,制备的SiO2/Si PU涂层具有微纳米粗糙结构,并且具有超疏水特性。当基底的预固化时间为20min,二氧化硅分散液喷涂3次时,超疏水涂层的综合性能最佳,可以承受30次的循环磨损。（2）首先制备了一种微纳米结构于一体的TiO2粒子,然后与环氧树脂（ER）复合,采用刮涂-溶解-修饰的方法得到了超疏水表面,通过SEM,X射线衍射仪技术（XRD）,拉曼光谱仪和XPS等表征手段,确定了合成的TiO2微球为目标产物,微球具有微纳米分级结构。当TiO2与ER的质量比为4:6～2:8,甲苯溶剂中浸泡15min,被低表面能的二甲基二氯硅烷修饰后,涂层获得了超疏水性。并且涂层具有优异的耐磨性,可以在1000目的砂纸上,200g的负载下磨损2000mm才失去超疏水特性,并且可以经受500g的沙子从50cm的高度进行冲击和胶带连续100次的剥离。（3）以制备的超疏水涂层为研究对象,用细沙模拟固体污染,用亚甲蓝污水模拟液体污水考察涂层的防污能力时发现:涂层对细沙和污水具有低粘附力,表现出良好的自清洁性。采用电化学工作站对涂层的防腐蚀性考察时发现:涂层对碳钢的缓蚀效率达98%,在3.5%的Na Cl溶液中浸泡144h,仍然具有较高的阻抗模量,涂层具有优异的防腐蚀性能。
周凯[2]（2020）在《仿生槐叶萍高粘附超疏水表面的制备及研究》文中提出高粘附超疏水表面由于其在众多实验、工程领域具有重要应用而引起了人们的广泛关注。通过仿生设计超疏水表面一直是最为有效的方法。本论文受到自然界槐叶萍的启发,利用超疏水表面水下三相接触原理以及聚多巴胺（polydopamin,PDA）的水下粘附特性,制备了在微/纳复合结构顶端粘附PDA的高粘附超疏水表面。并通过其表面进行温度响应性物质修饰,探究响应性高粘附超疏水表面制备的影响因素。主要内容如下:（1）采用超疏水表面在多巴胺缓冲溶液中浸泡的方法,利用超疏水表面水下三相接触原理以及PDA的水下粘附特性,制备了微结构顶端PDA粘附的高粘附超疏水表面。研究表明,超疏水表面的水下固/液/气三相接触线控制着PDA的粘附位置,并且水下超疏水纳米结构沟槽中氧气含量促进了 PDA的粘附。仿生制备具有槐叶萍特性的微结构顶端亲水的超疏水表面,为设计与制备高粘附超疏水表面提供了一个新的思路。（2）测试了表面在不同酸碱环境下的表面上PDA的化学稳定性,结果证明PDA在中性和弱碱条件下稳定。采用原子转移自由基聚合（atom transfer radical polymerization,ATRP）的方法,在PDA粘附的平滑铝片表面,平滑疏水表面和超疏水表面接枝了温度响应性物质修饰,并探究了其响应性浸润行为。研究表明,PDA粘附的平滑铝片表现出明显的响应性浸润行为,其响应性温度在20℃转变到40℃时其表面接触角由65°增大到80°,接触角变化为15°;其他两种表面并未表现出响应性的表面浸润性,接触角和滚动角未发生明显的变化。认为,表面上PDA的量是影响温度响应性效果的主要因素。
李博[3]（2020）在《基于蝶翅液控功能的仿生材料设计制备及性能研究》文中指出随着全世界人口的持续增长、工业化水平的不断提高以及环境污染问题的逐渐加剧,水资源短缺问题日益凸显,如何高效地获取淡水资源成为当下热点议题。液体控制技术是缓解水资源短缺危机的重要手段之一,典型液体控制技术包括:海水淡化技术、雾汽收集技术、液体输运技术以及油水分离技术。一方面,借助海水淡化技术与雾汽收集技术,通过控制液体物相转化,可以从自然界现有含水体系中将水分提取出来,获取新的、可再生的淡水资源,做到开源;另一方面,利用液体定向输运技术及油水分离技术,可以改变液体空间位置及控制液体组成,实现水资源的统筹调配及含油废水的循环利用,避免水资源浪费及水体污染现象进一步恶化,做到节流。通过上述4种关键性液体控制技术,可以实现水资源的开源节流,形成水资源开发利用的良性循环局面。典型液体控制技术的推广应用依托于液控功能材料的研发制备,经过几个世纪的努力,科研工作者们开发出大量的液控功能材料。然而,传统液控功能材料存在以下技术难题:海水淡化材料光热转换效率低以及机械稳定性差（主要由光热转换纳米颗粒与基底材料结合力弱造成）;雾汽收集材料及液体定向输运材料低效的雾汽捕获能力及液体传输方式,造成雾汽收集及液体输运速度过低,远不能满足日常生产生活的用水需求;过滤式油水分离材料网状结构易被高粘油品堵塞,进而影响油水分离效率。因此,液体控制功能材料的设计研发仍然存在较大的发展和提升空间。众所周知,材料优异的性能不仅取决于化学组成,更与结构有着密切关系。师法自然,蝴蝶在亿万年的自然选择和进化过程中,为了适应冰原、荒漠以及雨林等地域严酷的生存条件,其蝶翅逐渐形成具有优异液控功能的体表结构,并且蝶翅体表结构的液控性能是现有液控功能材料所远不能及的,这些生物结构为设计开发新型仿生液控功能材料提供了新思路、新借鉴。本文选取生活在典型极端地域的蝴蝶物种为生物模本,结合仿生学原理,运用试验表征和理论分析揭示了蝶翅的液体控制机理,构建了蝶翅多尺度分级结构可视化模型,以此为基础设计制备了4种仿蝶翅多尺度分级结构和仿蝶翅液控功能材料,并从基础理论、仿生设计和性能测试等方面进行了相关研究。本文主要研究内容如下:1.蝶翅多尺度分级结构表征及液体控制能力测定,包括:蝶翅类蜂窝状结构耦合碳基生物质高度集成式地展现出高效光热转换特性、脊阵列—褶皱纹理分级结构优异的润湿性放大特性、疏水粘附性棘轮状结构的液滴定向输运特性、脊阵列—褶皱纹理分级结构耦合特殊浸润性基团形成的去油污特性。（1）综合采用光学体视显微镜、超景深三维成像系统、扫描电子显微镜以及激光共聚焦显微镜等仪器表征蝶翅鳞片或刚毛的特征形态结构和关键尺寸参数。宏观尺度上,蝶翅表面分布有交替重叠的鳞片或刚毛阵列;微观尺度上,鳞片或刚毛表面具有多尺度分级结构:微米尺度初级结构,如周期性的脊阵列和随机分布的孔结构等,以及纳米尺度次级结构,如堆叠的片层结构和褶皱状纹理等。（2）借助搭建的光学测试平台、模拟喷雾装置、高速摄像系统等仪器观测蝶翅多尺度分级结构的液体控制行为及关键液控参数。蜂窝状结构与碳基生物质耦合高度一体化地表现出优异的陷光特性,从而提高蝶翅光热转换效率;微米级脊阵列和纳米级褶皱纹理与疏水性生物质耦合,赋予蝶翅超疏水特性,确认了微纳分级结构的润湿性放大功能;随着刚毛表面液滴尺寸的增长,疏水粘附性棘轮状结构实现了液滴沿刚毛自下而上克服重力的定向输运;确认了褶皱纹理结构与表面特殊浸润性官能团耦合,使蝶翅对液体混合物具有选择通过性和去油污特性。2.蝶翅多尺度分级结构优异液控性能的形成原因、影响因素和内在机理。类蜂窝状结构使翅膜内部分布有大量内腔,内腔结构对太阳光的多重反射机制增加了光程及光能转化次数,因此类蜂窝状结构耦合碳基生物质一体化展现出优良的光热转换特性;微米级脊阵列及纳米级褶皱纹理显着提高了蝶翅的比表面积与表面粗糙度,配合蝶翅疏水性组分,在润湿性放大机制作用下,使蝶翅表面具有特殊浸润性;疏水粘附的材料属性配合棘轮状特征结构,使刚毛对液滴存在单向铆定力,当液滴尺寸增长并发生液滴间合并时,液滴仅能向刚毛上端移动,最终实现液滴的定向输运;褶皱纹理结构在脊阵列结构单元两侧形成大量的液体通道,其表面的特殊浸润性官能团可选择性使油相通过而将水相排斥于通道外,同时,褶皱纹理结构的存在提升了表面积密度,增强了油品挥发速度,因此蝶翅具有对液体混合物的选择通过性以及去油污特性。3.液控功能材料结构模型的仿生设计,包括:类蜂窝状结构模型、脊阵列—锥形柱分级结构模型、类棘轮状结构模型以及树状结构模型。根据蝶翅液体控制特性的影响因素及作用规律,运用耦合仿生学原理,优化设计出4种仿蝶翅特征多尺度分级结构液控功能模型,包括:类蜂窝状结构模型多重反射的陷光机制及集成式高效光热转换能力;脊阵列—锥形柱分级结构模型耦合亲水性材质,在润湿性放大机制作用下展现出的超浸润特性及高效雾汽捕获能力;疏水粘附性棘轮状结构模型单向铆定的液滴定向输运机制;树状结构模型高表面积密度属性耦合表面特殊浸润性基团所具备的去油污特性。4.仿蝶翅多尺度分级结构液控功能材料的制备及性能检测。基于上述蝶翅多尺度分级结构模型及机理设计制备了4种仿蝶翅液控功能材料,并对仿蝶翅液控功能材料的特征形貌和结构进行多尺度表征,结果表明,仿蝶翅液控功能材料具备与蝶翅原型类似的多尺度分级结构,达到了“形似”仿生的目的。此外,针对不同的应用场景,设计搭建了仿生液控材料性能测试装置,测试结果表明,在功能表现方面,仿蝶翅液控功能材料与蝶翅生物模本保持了高度的一致性,从而达到了“神似”仿生的最终目标。
刘港[4]（2020）在《微纳结构超疏水表面的制备与性能研究》文中研究指明当材料表面与水之间的接触角大于150°、滚动角小于5°时,这种表面称之为超疏水表面。超疏水表面因其独特的润湿性而具备一些优异的表面特性,如自清洁性、防覆冰性、耐腐蚀性、抗污性、水下减阻性等,使之在建材、船舶、电力、航运、医疗等诸多领域有极好的应用优势。在人工超疏水表面的构筑中,实现目标表面的低表面能和在目标表面构筑精巧微纳复合结构是实现超疏水表面的两大关键因素。目前超疏水材料的制备仍停留在实验室研发阶段,要实现广泛工业化应用还需解决超疏水表面稳定性差、耐候性差,表面微纳结构易被破坏,制备工艺复杂和成本高昂等一系列问题。针对上述问题,本论文通过对材料表面的微纳复合结构构筑和功能化设计制备了一系列的稳定超疏水表面,系统的研究了不同尺寸、形貌的微纳填充物对表面微纳结构稳定性及耐久性的影响,并对超疏水表面进行抗菌、耐火等功能化设计,实现了超疏水表面的多功能化集成。本论文主要包括以下几个部分:（1）绪论;着重介绍超疏水表面的概念和基本理论,总结目前超疏水表面常用的构筑方法和存在的问题,以及概述本课题的研究意义和研究内容。（2）多级微纳结构超疏水液态喷膜;本章节主要描述设计和制备一种固化后可具有高耐磨性的“液态玻璃”喷膜。通过在喷膜中加入不同种类、比例、尺寸、形貌的微纳米级填充物,研究了这些微纳填充物对最终所得超疏水表面机械稳定性和超疏水特性的影响。通过条件优化,本研究所制备的超疏水表面静态接触角可达到162°,滚动角小于2°;采用400目的砂纸在20 KPa的压力下对表面进行机械磨损150次后,表面对水的接触角和滚动角仍可达153°和3°;该涂层在p H=1和p H=14的强酸强碱环境、300小时盐雾环境、-30℃低温环境及180℃高温环境下均能长时间保持超疏水特性。（3）耐磨超疏水抗菌多功能涂层的制备及研究;本章报道在天然菱沸石分子筛表面原位生成纳米级银颗粒而得到的具有广谱抗菌效果的纳米银分子筛颗粒（Zeolite-Ag）,并以其作为微米填充物制备得到兼具杀菌效果的超疏水表面。通过纳米银分子筛的加入,不仅能进一步提高表面疏水的稳定性,且能使超疏水表面具有抗菌性。采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行超疏水表面抗菌测试,其抑菌率可以达到95%以上。（4）超疏水多功能布料的设计与制备;本章描述以普通军用布料为基底开发的一种具有超疏水、耐火、抗菌多功能军用布料。该布料基于浸渍法和自组装法,通过层层自组装策略在布料纤维表面覆盖多层具有不同功能的涂层,并通过选取具有不同带电特性和功能的高聚物和功能化纳米粉体,使得不同层间紧密耦合,并实现高聚物层和微纳颗粒层的功能化集成。水对此多功能布料的接触角和滚动角可达156°和3°;由此制备的多功能布料经过150次400目砂纸打磨,超疏水特性仍得以保持,表现出极好的机械稳定性;此布料在明火下有明显的阻燃效果;采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行超疏水表面抗菌测试,其抑菌率分别可以达到99%和95%以上。对本研究所制备的微纳结构超疏水表面进行了自清洁、防覆冰、耐腐蚀等工业应用级的测试,均表现出良好特性。本研究中所采用的喷涂法、浸渍法不仅工艺简单高效,而且所用原料成本低廉,有望实现大规模工业化生产,实现在相关领域的广泛应用,同时可为新型多功能复合材料的设计与制造提供了新的思路。
焦志彬[5]（2020）在《仿荷叶减反射自清洁复合涂层的设计制备与性能研究》文中提出不同基体材料（如金属基、硅基）表面光反射和污染物易堆积现象会造成军事装备隐身性能差、太阳能利用率低等不利影响,这将严重制约着材料的推广应用并限制材料综合性能提升。因此,对于功能化材料的研究具有重要意义和实际应用价值。通过对基体材料表面化学和表面微观结构的合理设计与调控,能够有效抑制光反射并改善自洁性能。然而,现有功能材料却存在功能单一、机械稳定性差、产业化应用难等问题。基于此,寻求功能最优化和高可靠性减反射自清洁材料成为当前研究的热点和难点。自然界中的生物因完美平衡了自身功能特性为新结构、新材料、新方法的探索提供了创新源泉。这种仿生途径已成为解决工程化难题的有效策略,具有重要的实用价值。本文从仿生学角度出发,以荷叶为生物原型,重点研究鲜荷叶和干荷叶腹面和背面的光学性能。利用光纤光谱仪和接触角测量仪对荷叶表面反射光谱和润湿性进行测试分析,发现荷叶表面具有优异的减反射特性（λ=450-950 nm）和超疏水特性,同时荷叶腹面还具有良好的自清洁特性。利用扫描电子显微镜和超景深显微镜对荷叶表面结构特征进行表征观察,并对其表面化学成分进行测试分析。结合仿生结构特征尺寸参数,建立了三维可视化减反射结构模型,并借助FDTD光学模拟方法,揭示了荷叶表面减反射特性的作用机理。微米级乳突结构可以增加光线的传播路径长度,使光线在相邻结构间产生光的反射、折射、衍射及散射,通过光的多重作用效应,降低了光的反射;同时微结构表面的纳米结构还可以有效抑制光的菲涅尔反射,在两者共同作用下,赋予荷叶表面优异的减反射性能。受荷叶表面结构功能特性的启发,开展了减反射自清洁功能材料的仿生设计与制备。以无机二氧化硅粒子为结构材料,结合吸光材料和粘附性材料,通过调控优化材料组分的协同配比来控制材料表面微观粗糙结构和表面自由能,以合成具有最佳功能特性的无机-有机杂化材料。利用喷涂沉积工艺技术在铝合金表面成功制备出3种具有荷叶微/纳层级结构的减反射自清洁仿生复合涂层。通过不同吸光材料与仿生结构和粘附性材料的有效组合,既再现了3种涂层表面的类荷叶功能结构,又逐步提高了涂层表面减反射自清洁性能。借助上述策略,为拓展荷叶表面微/纳层级结构的应用,在纸基表面成功制备出无氟仿生多功能复合涂层。通过一系列的表征测试技术分别对4种仿生复合涂层表面结构、表面粗糙度、表面化学成分及元素分布、光学及润湿特性进行了系统研究,发现涂层表面存在微/纳层级结构和低表面自由能,并表现出优异的减反射和超疏水自清洁特性,这与荷叶表面特征结构十分相似。此外,对4种仿生复合涂层还进行了一系列性能测试试验,包括自清洁试验、液滴弹跳试验、胶带粘附试验、刀刮试验、摩擦磨损试验、冲击试验、户外光照试验等。测试结果表明,所制备的4种涂层具有良好的自清洁特性、机械稳定性、化学稳定性、耐高温性以及长期的耐候性等。这些性能为仿生功能涂层的实际推广应用提供了有利保障。基于仿生学的思想,本研究设计并制备了适用于光谱、润湿和机械稳定性的仿荷叶功能结构的复合涂层。通过调控优化微球结构、吸光材料和粘附性材料的组分协同配比,以寻求功能优化平衡为目标,实现了二元结构对减反射、润湿和耐磨损性能的集成化需求,为实用性减反射自清洁涂层材料的设计与制备提供了一定的理论依据和数据参考。
杨玉山[6]（2020）在《遗态仿生功能性超疏水木材的构筑及其性能研究》文中进行了进一步梳理对于科学研究而言,自然界既是做科学的一个优秀导师,也是一个与材料相统一的结构宝库。在研究和制备超浸润材料过程中,自然界更为人类提供了大量的遗态仿生对象,比如“荷叶效应”、“花瓣效应”等。本学位论文根据仿生学原理,受自然界遗态生物体超浸润现象的启发,在木材表面通过纳米压印技术构筑仿生物功能界面的微纳米形貌结构,制备了类似甚至超越自然界遗态生物体表面微纳米结构的遗态仿生超疏水木材。不但可以提高木材所固有的特性,还赋予其新的奇异功能,实现木材高浮力、耐磨、耐液腐蚀和热稳定性等新型附加,拓宽木材的实践使用范围,增加木材的应用价值。从遗态仿生的理念出发,在木材表面制备多种具有功能性遗态仿生超疏水涂层,并对其功能进行系统的研究。本文主要研究内容如下8个部分:1.受“红色玫瑰花瓣表面特殊浸润性”启发,采用模板印刷法复型改性处理木材表面,得到与玫瑰花瓣表面结构相同的微纳米形貌结构,使木材具有高黏附超疏水特性。制备的遗态仿生高粘附超疏水木材不但没有改变木材的基本系能,还赋予木材表面高黏附超疏水特性,其表面的静态水接触角约为157.5°±0.5°,可以有效阻止木材吸收水分,同时还具备良好的热稳定性。2.受“花瓣效应”启发,采用一步溶剂热法和纳米压印技术在木材表面制备了坚固、超浮力、超疏水的遗态仿生PVB/SiO2涂层。通过静态水接触角（WCA）和砂磨试验测量评估类玫瑰花瓣状木材的超疏水性和坚固耐用性。制备的PVB/SiO2/木材表面的接触角为160°,表现出卓越的超疏水特性;同时对腐蚀性液体具有优异的耐久性以及热稳定性,表现出超强的耐久性和热稳定性。此外,所制备的PVB/SiO2/木材样品显示出很强的浮力。3.受“荷叶效应”启发,采用水热沉积和纳米压印技术以及氟烷基硅烷改性相结合的方法,在木材表面构建耐用的遗态仿生低黏附超疏水涂层。制备的遗态仿生超疏水TiO2/FAS-17-木材具有与荷叶类似的乳突状微纳米结构形貌,其表面的静态水接触角为155°,滚动角为6°,接近于荷叶表面的静态水接触角和滚动角,即试样具有优越的低粘附超疏水特性;同时,通过水接触角、滚转角和砂纸磨损试验对其稳定超疏水性进行了测试,结果表明超疏水TiO2/FAS-17-木材表面具有耐久性。4.受“莲花效应”启发,使用聚二甲基硅氧烷模板二次转印复型技术,在负载有聚乙烯醇缩丁醛涂层的白蜡木素材表面遗态仿生制备了类荷叶微纳米结构形貌,并赋予了木材表面自清洁超疏水特性。遗态仿生制备的类荷叶自清洁超疏水木材表面具有类荷叶表面自清洁超疏水微纳米乳突结构形貌。相比之下,遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材不但没有改变白蜡木素材原有的色彩纹理,其表面静态水接触角接近于遗态材料荷叶表面的接触角与滚动角,表现出超疏水性能;同时,其表面的石墨粉能被水滴冲掉,具有自清洁特性。5.受“芭蕉叶微纳米结构自清洁超疏水特性”启发,采用溶剂热沉积PVB/SiO2涂层在木质表面的羟基纤维素木质素纤维上,并使用纳米压印技术在木材表面上复制了芭蕉叶表面的微纳米结构形貌。该纳米膜具有极好的性能,并且具有极高的耐水性。通过简便,低成本,高效且可重现的方法实现拒斥性和自清洁。微观/纳米仿生结构已成功复制到木材表面,且所制备的遗态仿生木材不仅表现出超疏水性能,还表现出优异的自清洁能力。另外,所制备的仿生木材具有热稳定性能,其性能优于原始木材。6.受“稻草叶表面各向异性超疏水”启发,通过溶剂热沉积,PVB/SiO2涂层成功地沉积在木材表面上,利用纳米压印术在木材表面复制了茭草的微/纳米结构,具有极佳的超疏水性能。制备了微/纳米仿生结构（茭草）在木材表面成功复制。相比之下,所制备的仿生木材不仅表现出超疏水性能,水接触角（WCA）为155°,还具有优异的自清洁能力,滑动角为6°。此外,所制备的仿生木材具有热稳定性能,优于原木材。7.受“贻贝层层自组装”启发,采用Stober法与溶液自组装的方法在二氧化硅球表面接枝十八烷基三氯硅烷,再采用滴涂的方法在木材表面制备聚二甲基硅氧烷和SiO2涂层。在木材表面沉积了纳米SiO2-PDMS涂层,改变了木材的润湿性与稳定性。SiO2-PDMS超疏水木材不但没有改变木材的色彩纹理,还使木材表面具有低黏附超疏水特性,接触角约为158°,滚动角为6°;通过砂纸磨损实验,SiO2-PDMS超疏水木材仍然保持了超疏水性,说明SiO2-PDMS超疏水木材具有良好的机械稳定性。8.受“海水中珍珠层生物矿化”启发,通过低温水热法在杨木表面水热沉积了超亲水CaCO3涂层。为确定CaCO3纳米晶体在杨木表面的生长条件,研究了不同水热时间对CaCO3水热生长的影响。杨木表面采用水热矿化法分别生长1～24h,得到了一层仿生超亲水纳米CaCO3涂层,再用十七氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）对其进行接枝改性处理,使杨木具有稳定的超疏水特性。制备的FAS-17改性CaCO3/杨木表面具有超疏水性能,其表面的静态水接触角为158°;同时还具有良好的热稳定性。
王立新,张硕研,纪运广,张琳琳[7]（2020）在《超疏水表面仿生原型制备技术研究分析》文中认为超疏水表面（superhydrophobic surface）是指水滴静态接触角>150°且滚动角<10°的材料表面,广泛应用于自清洁、防腐蚀、疏水抑冰与船舰减阻等诸多工程领域。基于仿生工程学原理,人们对典型超疏水仿生原型进行广泛研究,以期获取超疏水表面研制的理论基础。从呈现超疏水润湿现象的典型动植物体表入手,综述其表面微形貌结构特征对超疏水润湿特性的影响机制,介绍材料表面超疏水润湿行为量化表征的数学模型;重点关注仿生超疏水表面制备技术的最新研究进展,包括传统制备方法与3D打印制备技术,以及超疏水表面制备样件的功效表征;分析指出仿生超疏水表面的低成本、大面积、功效持久性是该领域未来发展的重要方向。研究成果可加深学者对超疏水润湿特性的认知,推动超疏水表面仿生研制新思路、新方法、新技术的发展。
程丹[8]（2019）在《GH4169超疏水表面制备的实验研究》文中指出超疏水表面是水接触角大于150°且滚动角小于10°的一类表面,具有防结冰、自清洁等优点。自然界中,荷叶、蝉翼等均为超疏水表面。目前制备超疏水表面的方法有化学溶解法、化学沉积法等,但会存在环境污染、效率低等问题。GH4169具有抗氧化、抗疲劳等特性,广泛应用于航空航天领域。因其较为特殊的应用环境,制备GH4169超疏水表面具有重要意义。本课题基于超疏水表面的研究现状和润湿性相关理论,对GH4169超疏水表面的制备进行探索,选择分别以氯化钠溶液、硝酸钠溶液为电解液的电化学刻蚀法以及激光刻蚀法进行制备,均获得具有良好超疏水特性的表面,并分别对不同加工过程中的GH4169表面进行表征。论文还探究了不同刻蚀法中各参数对润湿性的影响。采用单因素实验探究电化学刻蚀法中电流密度、加工时间、电解质浓度、刻蚀温度以及激光刻蚀法中光纤激光打标机的频率、功率以及扫描速度对GH4169表面润湿性的影响。最后,分别对不同刻蚀法制备的GH4169超疏水表面进行自清洁性、耐腐蚀性、耐磨性、防结冰性以及粘附性能测试。
穆正知[9]（2019）在《基于典型蝶翅的仿生功能表面设计制造及性能研究》文中指出随着人类社会生产力的不断解放,人们对新材料的需求日益增大。众所周知,材料优异的性能不仅取决于其固有的化学成分,更与其自身结构有着密切的关系。自然界中的生物经过亿万年漫长的进化优化,逐渐形成了性能优异的体表结构。这些天然结构的出现为设计开发新型仿生功能表面提供了新思路、新借鉴。而多尺度分级微纳结构是其中最为典型的结构形式之一,其主要特征在于超精细、跨尺度和多级次。一般来说,此类结构通常由微纳米级结构单元经有序的组装排列组成,并表现出独特的功能特性。目前,虽然用于制造仿生功能表面的方法层出不穷,如机械加工、湿法刻蚀、激光光刻、化学修饰等物理化学方法,但针对超精细3D多尺度分级微纳结构,单一的制造方法均存在一定的局限性,不利于仿生结构的精确复制和天然结构优异性能的人工再现。而且,特定的多尺度分级微纳结构与其相应的功能特性之间的结构-功能关系尚未得到充分揭示。因此,寻找合适的制造方法构建具有3D超精细多尺度分级微纳结构的仿生功能表面仍是工程仿生领域的一大难题和挑战,而对仿生微纳结构及其优异性能映射关系的探索与揭示,也是仿生功能表面研究从“形似”走向“神似”的必由之路,同时也是仿生材料领域一直存在的研究热点和难点。受自然界中绚丽多彩、形态各异的蝴蝶启发,本研究论文选取了4类典型蝴蝶作为生物原型,包括红颈鸟翼凤蝶Trogonoptera brookiana、小天使翠凤蝶Papilio palinurus、大蓝闪蝶Morpho terrestris和欢乐女神闪蝶Morpho didius,重点着眼于其具有多尺度分级微纳结构的特征翅鳞区。尽管这些特征翅鳞区的宏观形貌和显微结构不尽相同,但均表现出了独特而优异的性能。首先,通过化学预处理,对蝶翅表面进行清洁、干燥和定型。其次,利用光学显微镜和电子显微镜技术,对蝶翅的翅面形貌和翅鳞结构进行了从宏观到微观的跨尺度观察和表征,并对其化学成分及元素分布进行了测试分析。然后,结合显微表征数据,利用数字化建模软件,对蝶翅特征微纳结构进行3D可视化模型的重构,为蝶翅仿生设计、理论模拟和机理解释提供模型支撑。再采用以特征翅鳞区为生物模板,融合溶胶凝胶工艺和高温酸蚀技术的“三合一”湿化学法,通过对制造过程中工艺参数的调控和优化,在透明的玻璃基底上成功构筑了4种蝶翅仿生功能表面。随后,对4种蝶翅仿生功能表面的形貌和结构特征进行了显微表征,结果表明,蝶翅仿生功能表面具备了类似蝶翅原型的多尺度分级结构,达到了“形似”仿生的初步目的。针对不同的应用场景,设计搭建了仿生表面性能测试装置。测试结果表明,设计制造的4种蝶翅仿生功能表面分别表现出了优异的性能,即高透抗反射特性、自稳定结构色特性、超亲水自主防雾特性和有机气体差异性敏感响应特性。在性能表现方面,仿生表面与蝶翅原型保持了高度的一致性,从而达到了“神似”仿生的最终目标。综上所述,本论文基于仿生学思想,从典型蝶翅出发,在系统研究其翅鳞多尺度分级微纳结构的基础上,开发了“三合一”湿化学法,通过对反应条件和制造工艺的调控和优化,设计制造了4种“形神兼备”的蝶翅仿生功能表面,其均表现出独特而优异的表面性能。同时,借助理论模型和数值模拟等研究方法,揭示了典型蝶翅和仿生表面的多尺度分级微纳结构与其各自表现出的优异表面性能之间的内在联系,有望为新型仿生光电、结构色、防雾和传感等功能材料和元器件的设计开发提供理论依据和技术支撑。
郭勇[10]（2019）在《聚合物热黏弹塑性微热压成型机理研究》文中研究说明针对聚合物微热压成型过程的热黏弹塑性变形的屈服、软化、硬化本质特征难以准确预测的关键科学问题,本文研究构建了能科学描述聚合物屈服、软化、硬化的热黏弹塑性变形本质特征的新型热黏弹性-黏塑性应力应变本构模型,以此构建了热黏弹塑性微热压成型机理模型及其与其相适应的数值模拟方法,系统开展了水稻叶仿生超疏水特性的聚合物微结构阵列仿生自清洁功能表面结构的微热压成型过程模拟研究,研究构建了成型工艺参数-聚合物性能参数-微热压成型特性的关联理论,揭示了其微热压成型机理,为丰富发展聚合物微热压成型流变学理论奠定了科学的理论基础。主要取得如下成果:研究构建了科学描述聚合物固体屈服、软化、硬化的热黏弹塑性变形本质特征的新型热黏弹性-黏塑性应力应变本构模型,以此构建了热黏弹塑性微热压成型过程的数值模拟方法,有效解决了具有应变软化特征的聚合物固相演化热黏弹塑性非线性有限元模拟的技术瓶颈,为微结构特征的聚合物微热压成型过程高精度的模拟仿真提供了技术支撑;通过水稻仿生超疏水特性的聚合物微结构阵列仿生自清洁功能表面结构微热压成型过程的模拟仿真,研究构建了热压成型温度-热压充填高度-基片变形应力、热压压印力的关联关系。研究表明:在相同热压高度下,聚合物基片所受的当量应力与热压成型温度呈负关联关系,而当热压温度一定时,基片所受的当量应力与热压成型充填高度近似呈线性正关联关系。在相同的热压高度下,压印力与热压成型温度呈负关联关系,而在相同热压温度的情况下,压印力与热压成型充填高度呈正关联关系;研究发现处于热黏弹塑性固态的聚合物基片的当量应力沿基片底表面至热压上表面呈先逐渐增加,再突然骤降,最后恢复逐渐增加的演化规律,表明在接近热压上表面附近区域,出现了当量应力突然骤降的局部低应力环状区,体现了应变软化特征。
二、Super-hydrophobic characteristics of butterfly wing surface（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Super-hydrophobic characteristics of butterfly wing surface（论文提纲范文）
（1）耐磨超疏水涂层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 超疏水基本理论 |
| 1.2.1 自然界中的超疏水现象 |
| 1.2.2 固体表面的润湿性理论 |
| 1.2.3 Young's方程 |
| 1.2.4 Wenzel模型 |
| 1.2.5 Cassie-Baxter模型 |
| 1.2.6 接触角滞后和滚动角 |
| 1.3 耐磨超疏水涂层的制备方法 |
| 1.3.1 改善表面微观结构 |
| 1.3.2 采用软性基底 |
| 1.3.3 可修复型表面 |
| 1.4 超疏水涂层的应用 |
| 1.4.1 自清洁 |
| 1.4.2 防腐蚀 |
| 1.4.3 油水分离 |
| 1.4.4 流体减阻 |
| 1.4.5 防结冰 |
| 1.5 选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 两步喷涂法制备耐磨SiO_2/有机硅改性聚氨酯超疏水涂层 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 载玻片的处理 |
| 2.2.4 制备有机硅改性聚氨酯 |
| 2.2.5 两步喷涂法制备超疏水涂层 |
| 2.2.6 一步喷涂法制备超疏水涂层 |
| 2.2.7 分析测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 FT-IR分析 |
| 2.3.2 XPS分析 |
| 2.3.3 SEM分析 |
| 2.3.4 SiO_2/SiPU超疏水涂层的疏水性测试 |
| 2.3.5 有机硅含量对PU疏水性能的影响 |
| 2.3.6 不同制备方法对SiO_2/SiPU超疏水涂层耐磨性能的影响 |
| 2.3.7 SiPU基底预固化时间对SiO_2/SiPU超疏水涂层性能的影响 |
| 2.3.8 喷涂次数对SiO_2/SiPU超疏水涂层性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于二氧化钛微纳米一体球超疏水涂层的制备及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 TiO_2微纳米一体球的制备 |
| 3.2.4 TiO_2/ER超疏水涂层的制备 |
| 3.2.5 分析测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 TiO_2微球的SEM表征 |
| 3.3.2 TiO_2微球的拉曼光谱和XRD表征 |
| 3.3.3 TiO_2/ER超疏水涂层的疏水性表征 |
| 3.3.4 TiO_2/ER超疏水涂层的SEM分析 |
| 3.3.5 TiO_2/ER超疏水涂层的XPS分析 |
| 3.3.6 TiO_2与ER的质量比对涂层性能的影响 |
| 3.3.7 浸泡时间对涂层疏水性的影响 |
| 3.3.8 涂层的耐磨性测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超疏水涂层的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超疏水涂层的自清洁性 |
| 4.3 超疏水涂层的防腐蚀性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）仿生槐叶萍高粘附超疏水表面的制备及研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 超疏水表面 |
| 1.1.1 表面浸润性 |
| 1.1.2 几种不同的超疏水状态 |
| 1.2 高粘附超疏水表面 |
| 1.2.1 仿生超疏水表面 |
| 1.2.2 高粘附超疏水表面 |
| 1.3 聚多巴胺(PDA) |
| 1.3.1 PDA简介 |
| 1.3.2 PDA的应用 |
| 1.4 本文研究思路 |
| 2 仿生槐叶萍的高粘附超疏水表面的制备 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品与仪器 |
| 2.2.2 仿生槐叶萍表面的制备 |
| 2.2.3 仿生槐叶萍表面浸润性的表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 仿生槐叶萍表面浸润性 |
| 2.3.2 仿生槐叶萍表面的形貌 |
| 2.3.3 仿生槐叶萍表面化学组成 |
| 2.3.4 TCL对PDA粘附的影响 |
| 2.3.5 表面气体成分对PDA粘附的影响 |
| 2.3.6 机理研究 |
| 2.3.7 图案化修饰 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高粘附超疏水表面的温度响应研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及硕士期间的科研成果 |
（3）基于蝶翅液控功能的仿生材料设计制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 液体控制功能材料分类 |
| 1.2.1 海水淡化功能材料 |
| 1.2.1.1 等离激元海水淡化功能材料 |
| 1.2.1.2 半导体海水淡化功能材料 |
| 1.2.1.3 碳基海水淡化功能材料 |
| 1.2.2 集雾功能材料 |
| 1.2.2.1 亲疏水性交替集雾功能材料 |
| 1.2.2.2 锥形刺状结构集雾功能材料 |
| 1.2.2.3 周期性纺锤结构集雾功能材料 |
| 1.2.3 液滴定向输运功能材料 |
| 1.2.3.1 外界刺激响应输运材料 |
| 1.2.3.2 表面变形驱动输运材料 |
| 1.2.3.3 表面图案控制输运材料 |
| 1.2.4 油水分离功能材料 |
| 1.2.4.1 吸附式油水分离功能材料 |
| 1.2.4.2 过滤式油水分离功能材料 |
| 1.3 液控行为的基本机理 |
| 1.3.1 海水淡化基本机理 |
| 1.3.1.1 光吸收与光热转换 |
| 1.3.1.2 热管理 |
| 1.3.1.3 水运输 |
| 1.3.2 集雾功能基本机理 |
| 1.3.3 液滴定向输运基本机理 |
| 1.3.3.1 拉普拉斯力 |
| 1.3.3.2 马兰戈尼效应 |
| 1.3.3.3 莱顿弗洛斯特现象 |
| 1.3.4 润湿性基本机理 |
| 1.3.4.1 Young模型 |
| 1.3.4.2 Wenzel模型 |
| 1.3.4.3 Cassie–Baxter模型 |
| 1.4 仿生学启示 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 光热驱动仿蝶翅海水淡化材料研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 仿生海水淡化材料的设计制备 |
| 2.2.1 仿生学设计 |
| 2.2.2 制备方法 |
| 2.3 仿生海水淡化材料结构及成分表征 |
| 2.3.1 微观结构表征 |
| 2.3.2 元素分布分析 |
| 2.4 仿生海水淡化材料的性能测试 |
| 2.4.1 全角度广谱光吸收特性表征 |
| 2.4.2 热管理效率表征 |
| 2.4.3 水运输能力表征 |
| 2.4.4 室内模拟太阳光下光热蒸汽转化效率测试 |
| 2.4.5 室内暗环境下蒸汽转化效率测试 |
| 2.4.6 室内模拟太阳光下对比测试聚吡咯微片结构和聚吡咯微球结构的蒸汽转化效率 |
| 2.4.7 室内模拟太阳光下光热蒸汽转化过程中去盐能力表征 |
| 2.4.8 室外晴天自然光照下光热蒸汽转化效率测试 |
| 2.5 仿生海水淡化材料表面的稳定性测试 |
| 2.5.1 力学特性分析 |
| 2.5.2 耐磨损表征 |
| 2.5.3 抗强紫外线老化测试 |
| 2.6 仿生海水淡化材料大规模应用可行性分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 仿蝶翅集雾材料研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 蝴蝶原型及其翅面的跨尺度表征 |
| 3.2.1 宏观形貌及翅鳞微观结构表征 |
| 3.2.2 翅鳞表面类蜂窝状结构显微表征 |
| 3.2.3 类蜂窝状结构化学成分分析 |
| 3.2.3.1 能量色散X射线谱(EDS) |
| 3.2.3.2 X射线衍射图谱(XRD) |
| 3.2.3.3 傅里叶红外变换光谱(FTIR) |
| 3.3 仿蝴蝶集雾复合材料的设计制备及其性能研究 |
| 3.3.1 仿生柱状阵列结构的生物模板法仿生制备 |
| 3.3.1.1 蝶翅预处理 |
| 3.3.1.2 柱状阵列结构仿生制备流程 |
| 3.3.1.3 形成机理分析 |
| 3.3.2 仿生柱状阵列结构的显微表征及化学成分分析 |
| 3.3.2.1 仿生柱状阵列结构的显微表征 |
| 3.3.2.2 仿生柱状阵列结构的化学成分分析 |
| 3.3.3 仿生柱状阵列结构表面的润湿特性 |
| 3.4 仿蝶翅集雾材料的性能测试 |
| 3.4.1 模拟喷雾装置的搭建 |
| 3.4.2 集雾性能测试结果与分析 |
| 3.5 仿蝶翅集雾材料的超亲水自主集雾机理 |
| 3.6 仿蝶翅集雾材料的减反射性能测试 |
| 3.6.1 光学性能测试与分析 |
| 3.6.2 仿蝶翅材料对太阳能电池效率的提升 |
| 3.6.3 多重减反射机理分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 仿刚毛液滴定向输运材料研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 透翅蝶原型及其刚毛液滴定向输运行为研究 |
| 4.2.1 透翅蝶及刚毛微观结构表征 |
| 4.2.2 刚毛结构的3D可视化模型构建 |
| 4.2.3 刚毛化学成分分析 |
| 4.2.4 刚毛集雾及液滴定向输运行为观察 |
| 4.3 刚毛液滴定向输运特性机理分析 |
| 4.3.1 刚毛表面雾汽成核现象 |
| 4.3.2 刚毛表面液滴接触角滞后行为 |
| 4.3.3 刚毛疏水处理后的液滴输运行为 |
| 4.3.4 刚毛疏水粘附性棘轮结构的液滴定向输运特性分析 |
| 4.4 仿刚毛液滴定向输运材料的设计制备 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 仿蝶翅油水分离复合材料研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 蝴蝶原型及其翅面润湿特性分析 |
| 5.2.1 翅鳞分级结构表征 |
| 5.2.2 蝶翅表面超疏水特性 |
| 5.2.2.1 本征接触角测试 |
| 5.2.2.2 水滴弹跳行为观测 |
| 5.2.3 蝶翅表面去油污特性 |
| 5.2.4 蝶翅油水分离试验 |
| 5.2.5 蝶翅油水分离行为机理分析 |
| 5.3 仿蝴蝶翅鳞油水分离复合材料的设计制备 |
| 5.4 仿生油水分离复合材料的性能及机理分析 |
| 5.4.1 微观结构表征 |
| 5.4.1.1 通过场发射电子扫描显微镜观察微观结构 |
| 5.4.1.2 通过超景深三维显微镜系统测试表面粗糙度 |
| 5.4.2 化学成分分析 |
| 5.4.3 表面润湿特性表征 |
| 5.4.4 去油污特性表征 |
| 5.4.5 油水分离效率及耐久性测试 |
| 5.4.6 仿生油水分离材料浸润性机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（4）微纳结构超疏水表面的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 自然界中的超疏水表面 |
| 1.2.1 植物表面 |
| 1.2.2 动物表面 |
| 1.3 超疏水表面的理论基础 |
| 1.3.1 Young’s模型 |
| 1.3.2 Wenzel模型 |
| 1.3.3 Cassie–Baxter模型 |
| 1.3.4 Cassie亚稳态 |
| 1.4 人工超疏水表面的制备方法 |
| 1.4.1 模板法 |
| 1.4.2 表面刻蚀法 |
| 1.4.3 表面化学改性 |
| 1.4.4 表面涂覆改性 |
| 1.5 超疏水表面所面临的问题及现状 |
| 1.5.1 微纳结构稳定性 |
| 1.5.2 表面耐久性 |
| 1.6 超疏水表面的应用及其多功能化 |
| 1.6.1 超疏水表面的应用 |
| 1.6.2 超疏水表面的多功能化 |
| 1.7 本课题的研究意义及主要研究内容 |
| 1.7.1 课题的研究目的及意义 |
| 1.7.2 本课题主要研究内容 |
| 第2章 多级微纳结构超疏水液态喷膜的制备及表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器与设备 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.2.4 结构与性能表征 |
| 2.3 超疏水液态喷膜结果与讨论 |
| 2.3.1 疏水改性纳米颗粒F-SiO_2合成与分析 |
| 2.3.2 多级微纳结构超疏水液态喷膜结构设计与表征 |
| 2.3.3 耐磨超疏水液态喷膜应用性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 耐磨超疏水抗菌多功能涂层制备及研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器与设备 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.2.4 样品表征与测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 抗菌材料Zeolite-Ag结构与性能表征 |
| 3.3.2 超疏水抗菌多功能涂层结构与性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超疏水多功能布料的制备及研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验仪器与设备 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.2.4 样品表征与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 超疏水多功能布料结构表征 |
| 4.3.2 超疏水多功能布料性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（5）仿荷叶减反射自清洁复合涂层的设计制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 减反射和自清洁基本理论 |
| 1.2.1 减反射基本原理 |
| 1.2.2 自清洁基本原理 |
| 1.3 自然界中典型的减反射和自清洁生物表面 |
| 1.3.1 典型生物减反射表面 |
| 1.3.2 典型生物自清洁表面 |
| 1.4 仿生减反射和自清洁材料的研究进展 |
| 1.4.1 仿生减反射材料 |
| 1.4.1.1 硅基 |
| 1.4.1.2 聚合物基 |
| 1.4.1.3 金属基 |
| 1.4.1.4 复合材料 |
| 1.4.2 仿生自清洁材料 |
| 1.4.2.1 超疏水自清洁材料 |
| 1.4.2.2 超亲水自清洁材料 |
| 1.4.2.3 超疏油自清洁材料 |
| 1.4.3 仿生减反射自清洁材料 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 荷叶表面微结构及减反射自清洁性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验过程 |
| 2.2.1 试验材料及试剂 |
| 2.2.2 NOA63 仿生功能表面的制备 |
| 2.2.3 FDTD光学模拟 |
| 2.2.4 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 鲜荷叶和干荷叶腹面和背面微结构观察及表面化学成分分析 |
| 2.3.1.1 表面形貌结构表征 |
| 2.3.1.2 表面化学成分分析 |
| 2.3.2 鲜荷叶和干荷叶表面光学及润湿特性研究 |
| 2.3.2.1 表面反射光谱分析 |
| 2.3.2.2 表面润湿特性分析 |
| 2.3.3 基于荷叶层级结构仿生功能表面的制备及性能研究 |
| 2.3.3.1 表面形貌结构表征 |
| 2.3.3.2 表面光学及润湿特性分析 |
| 2.3.3.3 表面自清洁性能测试 |
| 2.3.4 仿荷叶微/纳层级结构表面的光学机理研究 |
| 2.3.4.1 光学散射试验 |
| 2.3.4.2 仿荷叶微/纳层级结构表面FDTD模拟与机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 SiO_2/PDMS/ER仿生减反射自清洁复合涂层的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验部分 |
| 3.2.1 试验材料与试剂 |
| 3.2.2 St?ber溶胶-凝胶法合成SiO_2 NPs |
| 3.2.3 SiO_2/PDMS/ER仿生复合涂层的设计与制备 |
| 3.2.3.1 仿生复合涂层正交试验设计方案 |
| 3.2.3.2 仿生复合涂层的制备 |
| 3.2.4 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 仿生复合涂层表面润湿性的直观分析与方差分析 |
| 3.3.1.1 SiO_2 NPs的质量比对表面润湿性的影响 |
| 3.3.1.2 ER的添加量对表面润湿性的影响 |
| 3.3.1.3 PDMS的添加量对表面润湿性的影响 |
| 3.3.1.4 方差分析 |
| 3.3.2 仿生复合涂层表面光学特性分析 |
| 3.3.3 优选方案的涂层表面光学及润湿特性分析 |
| 3.3.4 仿生复合涂层表面形貌结构表征 |
| 3.3.5 仿生复合涂层的化学成分分析 |
| 3.3.6 仿生复合涂层减反射自清洁特性的作用机理分析 |
| 3.3.7 仿生复合涂层的自清洁特性及液滴弹跳测试 |
| 3.3.8 仿生复合涂层的机械性能测试 |
| 3.3.8.1 胶带粘附和刮涂试验 |
| 3.3.8.2 细沙冲击试验 |
| 3.3.8.3 摩擦磨损试验 |
| 3.3.9 仿生复合涂层的稳定性测试 |
| 3.3.9.1 化学稳定性试验 |
| 3.3.9.2 耐高温及热重分析试验 |
| 3.3.10 仿生复合涂层的耐候性测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 SiO_2/PDMS/哑光聚氨酯仿生减反射自清洁复合涂层的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验部分 |
| 4.2.1 试验材料与试剂 |
| 4.2.2 SiO_2/PDMS/哑光聚氨酯仿生复合涂层的设计与制备 |
| 4.2.2.1 材料的选取原则 |
| 4.2.2.2 仿生复合涂层的制备 |
| 4.2.3 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 仿生复合涂层表面光学与润湿特性研究 |
| 4.3.1.1 SiO_2 NPs对涂层反射率及润湿性的影响 |
| 4.3.1.2 PDMS对涂层反射率及润湿性的影响 |
| 4.3.1.3 哑光聚氨酯对涂层反射率及润湿性的影响 |
| 4.3.2 仿生复合涂层表面形貌结构表征 |
| 4.3.2.1 不同质量SiO_2 NPs的涂层表面结构分析 |
| 4.3.2.2 不同质量PDMS的涂层表面结构分析 |
| 4.3.2.3 不同质量哑光聚氨酯的涂层表面结构分析 |
| 4.3.3 仿生复合涂层的化学成分分析 |
| 4.3.4 仿生复合涂层减反射自清洁特性的作用机理分析 |
| 4.3.5 仿生复合涂层的自清洁特性及液滴弹跳试验测试 |
| 4.3.6 仿生复合涂层的机械性能测试 |
| 4.3.6.1 摩擦磨损试验 |
| 4.3.6.2 胶带粘附和刮涂试验 |
| 4.3.6.3 细沙冲击试验 |
| 4.3.7 仿生复合涂层表面的稳定性测试 |
| 4.3.7.1 化学稳定性试验 |
| 4.3.7.2 耐高温及热重分析试验 |
| 4.3.8 仿生复合涂层的耐候性测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 SiO_2@MWCNTs/PDMS/ER仿生减反射自清洁复合涂层的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验部分 |
| 5.2.1 试验材料与试剂 |
| 5.2.2 仿生复合涂层的设计与制备 |
| 5.2.2.1 仿生复合涂层正交试验设计方案 |
| 5.2.2.2 仿生复合涂层的制备 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 仿生复合涂层表面润湿性的直观分析与方差分析 |
| 5.3.1.1 SiO_2@MWCNTs的质量比对涂层润湿性的影响. |
| 5.3.1.2 ER的添加量对涂层润湿性的影响 |
| 5.3.1.3 PDMS的添加量对涂层润湿性的影响 |
| 5.3.1.4 方差分析 |
| 5.3.2 仿生复合涂层的光学特性分析 |
| 5.3.3 优选的仿生复合涂层光学及润湿特性分析 |
| 5.3.4 仿生复合涂层表面形貌结构表征 |
| 5.3.5 仿生复合涂层的化学成分分析 |
| 5.3.6 仿生复合涂层减反射自清洁功能的作用机理分析 |
| 5.3.7 仿生复合涂层的自清洁特性及液滴弹跳测试 |
| 5.3.8 仿生复合涂层的机械性能测试 |
| 5.3.8.1 摩擦磨损试验 |
| 5.3.8.2 胶带粘附和刮涂试验 |
| 5.3.8.3 细沙冲击试验 |
| 5.3.9 仿生复合涂层表面的稳定性测试 |
| 5.3.9.1 化学稳定性试验 |
| 5.3.9.2 耐高温及热重分析试验 |
| 5.3.10 仿生复合涂层的耐候性测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 双尺度SiO_2/ER仿生多功能涂层的制备与性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验部分 |
| 6.2.1 试验材料与试剂 |
| 6.2.2 SiO_2/ER仿生多功能涂层的制备 |
| 6.2.3 测试与表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 BSP表面形貌结构表征及化学元素分析 |
| 6.3.2 BSP表面润湿性、自清洁性和光学透明性 |
| 6.3.3 BSP的水基拒液特性 |
| 6.3.4 BSP的机械耐磨性、化学稳定性和耐沸水性 |
| 6.3.5 BSP的隔热性能 |
| 6.3.6 BSP的水下书写性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 研究结论与创新点 |
| 7.1.1 研究结论 |
| 7.1.2 主要创新点 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（6）遗态仿生功能性超疏水木材的构筑及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 超浸润特性 |
| 1.1.1 荷叶 |
| 1.1.2 芋叶 |
| 1.1.3 水稻叶 |
| 1.1.4 花生叶 |
| 1.1.5 猪笼草 |
| 1.1.6 野艾蒿 |
| 1.1.7 仙人掌 |
| 1.1.8 蜘蛛网 |
| 1.1.9 鱼鳞 |
| 1.1.10 槐叶萍 |
| 1.1.11 向日葵花瓣 |
| 1.1.12 红色玫瑰花瓣 |
| 1.1.13 春虫 |
| 1.1.14 蚊子复眼 |
| 1.1.15 水黾腿 |
| 1.1.16 壁虎脚 |
| 1.1.17 蝉翅 |
| 1.1.18 沙漠甲虫 |
| 1.2 功能性生物质材料表面特殊浸润性设计的基本理论 |
| 1.2.1 浸润性与接触角 |
| 1.2.2 接触角的滞后现象 |
| 1.2.3 液/液/固三相体系润湿性 |
| 1.2.4 超浸润体系历史脉络与发展 |
| 1.3 仿生功能性超疏水木材构筑的迫切性 |
| 1.4 木材表面仿生功能化超疏水构建的研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 仿生超疏水材料表面的制备方法 |
| 1.5.1 纳米压印技术 |
| 1.6 选题的目的、意义及研究内容 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 研究目的 |
| 1.6.3 试验路线 |
| 1.6.4 关键技术 |
| 1.6.5 创新之处 |
| 2 基于模板印刷法的遗态仿生高黏附超疏水木材的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 木材树种的确定 |
| 2.2.1 试验树种 |
| 2.2.2 试验材料的宏观构造及解剖特征 |
| 2.2.3 试验所需化学试剂 |
| 2.3 试验所需仪器设备 |
| 2.4 试验所需表征方法 |
| 2.4.1 扫描电子显微镜(SEM/EDS) |
| 2.4.2 X射线衍射光谱(XRD) |
| 2.4.3 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) |
| 2.4.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.5 热重(TG–DTG) |
| 2.4.6 接触角(WCA) |
| 2.5 遗态仿生高黏附超疏水木材的制备 |
| 2.5.1 材料 |
| 2.5.2 溶液的制备 |
| 2.5.3 仿生超疏水木材的制备 |
| 2.6 遗态仿生高黏附超疏水木材的结构表征 |
| 2.7 结果与分析 |
| 2.7.1 遗态仿生高黏附超疏水木材的表面润湿性 |
| 2.7.2 遗态仿生高黏附超疏水木材表面的形貌及化学组成 |
| 2.7.3 遗态仿生高黏附超疏水木材的XRD分析 |
| 2.7.4 遗态仿生超疏水木材的热稳性 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 遗态仿生制备坚固稳定、高浮力PVB/SiO_2超疏水涂层 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 PVB/SiO_2混合溶液的制备 |
| 3.2.3 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材的制备 |
| 3.2.4 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材的结构表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材微观构造分析 |
| 3.3.2 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材XRD分析 |
| 3.3.3 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材FTIR分析 |
| 3.3.4 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材热稳定性 |
| 3.3.5 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材润湿性分析 |
| 3.3.6 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材机械稳定性 |
| 3.3.7 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材吸湿机理 |
| 3.3.8 遗态仿生超疏水PVB/SiO_2/木材超浮力 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 遗态仿生设计坚固的TiO_2/FAS–17 超疏水木材的构筑 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材的制备 |
| 4.2.3 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材试样表征 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.4.1 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材试样表面微观结构 |
| 4.4.2 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材的EDS图 |
| 4.4.3 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材的XRD图 |
| 4.4.4 遗态仿生类荷叶状TiO_2/FAS–17 超疏水木材表面超疏水耐久性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 遗态仿生构建类荷叶自清洁超疏水微纳米结构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 材料与化学试件 |
| 5.2.2 PVB混合溶液的制备 |
| 5.2.3 PDMS预聚体混合溶液的制备 |
| 5.2.4 PDMS压印和遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材的制备 |
| 5.2.5 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材结构表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材试样表面的微观形貌 |
| 5.3.2 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材试样的XRD分析 |
| 5.3.3 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材试样的FTIR分析 |
| 5.3.4 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材的XPS分析 |
| 5.3.5 遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材试样的自清洁超疏水性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 遗态仿生类芭蕉叶微纳米结构自清洁超疏水木材的构建及性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 材料与化学试件 |
| 6.2.2 PDMS混合溶液的制备 |
| 6.2.3 PVB混合溶液的制备 |
| 6.2.4 模板与遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材的制备 |
| 6.2.5 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样表面微观形貌 |
| 6.3.2 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样表面化学元素和组分分析 |
| 6.3.3 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样的热稳定性 |
| 6.3.4 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样自清洁超疏水性 |
| 6.3.5 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样表面低黏附性 |
| 6.3.6 遗态仿生类芭蕉叶坚固耐用超疏水木材试样表面坚固、耐水、抗紫外和耐腐蚀性 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 遗态仿生设计坚固耐用的各向异性超疏水木材的研制 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验材料与方法 |
| 7.2.1 实验材料 |
| 7.2.2 遗态仿生超疏水木材的制备 |
| 7.2.3 遗态仿生各向异性超疏水木材表征 |
| 7.3 结果与分析 |
| 7.3.1 遗态仿生各向异性超疏水木材试样表面的微观结构 |
| 7.3.2 遗态仿生各向异性超疏水木材的反应机理分析 |
| 7.3.3 遗态仿生各向异性超疏水木材的EDS图 |
| 7.3.4 遗态仿生各向异性超疏水木材的XRD和 FTIR图 |
| 7.3.5 遗态仿生各向异性超疏水木材表面的低粘附性特性分析 |
| 7.3.6 遗态仿生各向异性超疏水木材表面各向异性超疏水特性分析 |
| 7.3.7 遗态仿生各向异性超疏水木材表面的超疏水耐磨性 |
| 7.3.8 遗态仿生各向异性超疏水木材表面的耐久超疏水热稳定性 |
| 7.4 结论 |
| 8 基于遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS体系的耐磨超疏水木材表面构建与特性评价 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验材料与方法 |
| 8.2.1 实验材料 |
| 8.2.2 实验溶液的制备 |
| 8.2.3 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材表征 |
| 8.3 结果与分析 |
| 8.3.1 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样表面的微观结构 |
| 8.3.2 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样的EDS图 |
| 8.3.3 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样的FTIR图谱 |
| 8.3.4 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样的XPS光谱 |
| 8.3.5 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样超疏水特性 |
| 8.3.6 遗态仿生自组装纳米SiO_2–PDMS超疏水木材试样的稳定性 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 在木材表面遗态仿生物矿化超疏水CaCO_3涂层的研究 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 材料与方法 |
| 9.2.1 试验材料 |
| 9.2.2 遗态仿生物矿化超疏水CaCO_3涂层的制备 |
| 9.3 结果与分析 |
| 9.3.1 遗态仿生物矿化超疏水木材的微观形貌 |
| 9.3.2 遗态仿生物矿化超疏水木材的化学成分 |
| 9.3.3 遗态仿生物矿化超疏水木材试样的超疏水特性 |
| 9.3.4 遗态仿生物矿化超疏水木材试样的热稳定性 |
| 9.3.5 遗态仿生物矿化超疏水木材试样的吸水性 |
| 9.4 本章小结 |
| 10 结论与展望 |
| 10.1 结论 |
| 10.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 成果目录 |
| 致谢 |
（7）超疏水表面仿生原型制备技术研究分析（论文提纲范文）
| 1 超疏水仿生原型 |
| 1.1 荷叶表面超疏水润湿特性 |
| 1.2 猪笼草叶笼滑移区超疏水润湿特性 |
| 1.3 蝴蝶翅膀的超疏水润湿特性 |
| 1.4 其他超疏水仿生原型 |
| 2 超疏水润湿特性理论模型 |
| 2.1 Young氏方程[40] |
| 2.2 Wenzel模型和Cassie-Baxter模型[41] |
| 3 超疏水表面仿生制备方法 |
| 3.1 生物模板技术 |
| 3.2 阳极氧化技术 |
| 3.3 层层自组装法 |
| 3.4 静电纺丝技术 |
| 3.5 3D打印技术制备超疏水表面 |
| 4 结 语 |
（8）GH4169超疏水表面制备的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自然界中的超疏水表面 |
| 1.2 超疏水表面的性能及应用 |
| 1.3 超疏水表面的研究现状及存在问题 |
| 1.4 研究意义及主要内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 超疏水表面相关理论 |
| 2.1 超疏水表面基本概念 |
| 2.1.1 固体润湿性基本概念 |
| 2.1.2 表面张力和表面能 |
| 2.2 固体润湿性理论模型 |
| 2.2.1 Young模型 |
| 2.2.2 Wenzel模型 |
| 2.2.3 Cassie-Baxter模型 |
| 2.2.4 其他理论模型 |
| 2.3 制备超疏水表面的条件 |
| 第3章 电化学刻蚀法制备GH4169超疏水表面及表征 |
| 3.1 实验材料、设备及表征仪器 |
| 3.1.1 实验材料及设备 |
| 3.1.2 表征仪器 |
| 3.2 超疏水表面的制备 |
| 3.2.1 微观结构的构建 |
| 3.2.2 表面能的修饰 |
| 3.3 表征及分析 |
| 3.3.1 表面润湿性 |
| 3.3.2 微观结构 |
| 3.3.3 晶体结构 |
| 3.3.4 表面元素及化学键 |
| 3.3.5 电化学刻蚀机理 |
| 3.3.6 表面润湿性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光刻蚀法制备GH4169超疏水表面及表征 |
| 4.1 实验材料、设备与表征仪器 |
| 4.1.1 实验材料与设备 |
| 4.1.2 表征仪器 |
| 4.2 超疏水表面的制备 |
| 4.3 表征及分析 |
| 4.3.1 表面润湿性 |
| 4.3.2 微观结构 |
| 4.3.3 化学成分 |
| 4.3.4 表面润湿性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电化学和激光制备超疏水表面性能测试对比分析 |
| 5.1 自清洁性测试及对比分析 |
| 5.2 耐腐蚀性测试及对比分析 |
| 5.3 耐磨性测试及对比分析 |
| 5.4 防结冰性能测试及对比分析 |
| 5.5 粘附性测试及对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
（9）基于典型蝶翅的仿生功能表面设计制造及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 典型蝶翅翅鳞的微纳结构及其表面性能 |
| 1.2.1 典型蝶翅翅鳞的多尺度分级微纳结构 |
| 1.2.2 典型蝶翅翅鳞的表面性能 |
| 1.3 蝶翅仿生功能表面的设计制造方法 |
| 1.3.1 定义 |
| 1.3.2 分类 |
| 1.3.3 设计原则 |
| 1.3.4 微纳制造方法 |
| 1.4 蝶翅仿生功能表面的性能及潜在应用 |
| 1.4.1 金属基蝶翅仿生功能表面 |
| 1.4.2 金属氧化物蝶翅仿生功能表面 |
| 1.4.3 非金属氧化物蝶翅仿生功能表面 |
| 1.4.4 有机高分子蝶翅仿生功能表面 |
| 1.4.5 其他蝶翅仿生功能表面 |
| 1.5 本文研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 概述 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 第2章 基于红颈鸟翼凤蝶蝶翅的仿生抗反射表面 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 红颈鸟翼凤蝶原型及其翅面光学性能 |
| 2.2.1 特征翅鳞区的反射光谱测试与分析 |
| 2.2.2 两种翅鳞的光学显微镜观察 |
| 2.2.3 特征翅鳞区的微纳结构表征 |
| 2.2.4 特征微纳结构的3D可视化建模 |
| 2.2.5 蓝色翅鳞多重抗反射机理分析 |
| 2.3 蝶翅仿生抗反射表面的设计制造 |
| 2.3.1 蓝色翅鳞区成分测试与分析 |
| 2.3.2 蝶翅仿生抗反射表面的湿化学法制造 |
| 2.3.3 仿生抗反射表面的形貌观察与结构表征 |
| 2.3.4 仿生抗反射表面的成分测试与分析 |
| 2.4 仿生抗反射表面的光学性能及机理 |
| 2.4.1 光学性能测试与分析 |
| 2.4.2 多重抗反射机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于小天使翠凤蝶蝶翅的仿生结构色表面 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 小天使翠凤蝶翅鳞多尺度分级结构 |
| 3.2.1 翅面形貌特征及反射光谱测试 |
| 3.2.2 翅鳞多尺度微纳结构的显微表征 |
| 3.2.3 单翅鳞多尺度分级结构的可视化参数模型 |
| 3.3 自稳定结构色观察与测试 |
| 3.3.1 翅鳞区结构色确认 |
| 3.3.2 特征翅鳞区结构色动态观察 |
| 3.3.3 特征翅鳞区结构色定量测试 |
| 3.4 自稳定结构色的形成机理 |
| 3.5 蝶翅仿生结构色表面 |
| 3.5.1 仿生结构色表面的设计制造 |
| 3.5.2 蝶翅仿生结构色表面形貌结构表征 |
| 3.5.3 仿生结构色表面的光学性能测试 |
| 3.5.4 蝶翅仿生结构色表面FDTD模拟分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于大蓝闪蝶蝶翅的仿生超亲水自主防雾表面 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 大蓝闪蝶原型及其翅鳞的跨尺度表征 |
| 4.2.1 宏观形貌及翅鳞光学显微表征 |
| 4.2.2 翅鳞表面塔形结构显微表征 |
| 4.2.3 塔形结构XRD测试及化学成分分析 |
| 4.2.4 翅鳞表面的润湿特性及机理 |
| 4.3 仿生塔形结构的制造及润湿性表征 |
| 4.3.1 塔形结构的湿化学法仿生制造 |
| 4.3.2 仿生塔形结构的显微表征及化学成分分析 |
| 4.3.3 仿生塔形结构表面的润湿特性 |
| 4.4 蝶翅仿生表面的防雾性能测试 |
| 4.4.1 模拟喷雾装置的搭建 |
| 4.4.2 防雾性能测试结果与分析 |
| 4.5 蝶翅仿生表面的超亲水自主防雾机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于欢乐女神闪蝶蝶翅的仿生气敏性表面 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 欢乐女神闪蝶翅鳞的光学响应特性 |
| 5.2.1 蝶翅原型宏观形貌观察 |
| 5.2.2 翅面的反射光谱测试与分析 |
| 5.2.3 翅鳞的光学显微特征 |
| 5.3 欢乐女神闪蝶单翅鳞的显微结构及模型 |
| 5.3.1 单翅鳞结构的显微表征 |
| 5.3.2 特征结构的三维可视化建模 |
| 5.4 仿生气敏性表面的设计制造及性能测试 |
| 5.4.1 仿生气敏性表面的设计制造流程 |
| 5.4.2 蝶翅仿生表面的形貌结构表征 |
| 5.4.3 仿生表面化学成分及元素分布 |
| 5.4.4 仿生表面的气体敏感测试 |
| 5.5 仿生表面气敏性机理分析及光学模拟 |
| 5.5.1 仿生表面的气敏性机理分析 |
| 5.5.2 “三明治”结构FDTD光学模拟与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论与创新点 |
| 6.1.1 研究结论 |
| 6.1.2 主要创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（10）聚合物热黏弹塑性微热压成型机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 微热压成型工艺研究现状与应用 |
| 1.2.1 微热压成型工艺 |
| 1.2.2 微热压成型工艺的研究现状 |
| 1.2.3 微热压成型工艺的数值模拟与理论研究 |
| 1.2.4 微热压成型工艺中自清洁技术的应用 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于聚合物热黏弹塑性微热压成型的理论模型 |
| 2.1 微热压成型的数学模型 |
| 2.1.1 KabanemiCrochet模型 |
| 2.1.2 接触与摩擦条件的设置 |
| 2.2 聚合物材料热-机械耦合的热黏弹性-黏塑性应力应变的本构关系 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 聚合物材料应力应变本构模型的验证 |
| 3.1 热黏弹性-黏塑性应力应变的本构关系的数学验证 |
| 3.2 热黏弹性-黏塑性应力应变本构关系的有限元模拟验证 |
| 3.2.1 有限元模型 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 有限元模拟结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 水稻叶仿生超疏性自清洁表面微热压成型过程模拟 |
| 4.1 基于屈服、软化、硬化特征的微热压成型模拟平台构建 |
| 4.1.1 基于屈服、软化、硬化热黏弹塑性特征的微热压成型模拟技术 |
| 4.1.2 基于水稻叶仿生超疏水性自清洁微结构阵列功能表面结构设计 |
| 4.1.3 模拟工况及边界条件 |
| 4.1.4 微热压充填的模拟过程 |
| 4.2 水稻叶仿生超疏水性自清洁表面微热压成型过程模拟 |
| 4.2.1 微热压成型温度对仿生自清洁功能表面热压成型压力影响 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.3 热压温度对聚合物微热压成型σ_(yy)应力的影响 |
| 4.3.1 基于Marc Mentant有限元模拟分析 |
| 4.3.2 理论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 材料特性对聚合物微热压成型的影响 |
| 5.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对微热压成型的影响 |
| 5.1.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对微热压成型压印力的影响 |
| 5.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对微热压成型σ_(yy)应力的影响 |
| 5.2 环烯烃聚合物对微热压成型的影响 |
| 5.2.1 德国TOPAS-8007 材料对微热压成型过程压印力的影响 |
| 5.2.2 德国TOPAS-8007 材料对微热压成型过程σ_(yy)应力的影响 |
| 5.2.3 日本瑞翁Zeonex-690R对微热压成型过程加载力的影响 |
| 5.2.4 日本瑞翁Zeonex-690R对微热压成型σ_(yy)应力的影响 |
| 5.3 材料特性对微热压成型的影响 |
| 5.3.1 聚合物材料特性对微热压成型过程的影响 |
| 5.3.2 聚合物材料应力应变本构关系对微热压成型σ_(yy)的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、Super-hydrophobic characteristics of butterfly wing surface（论文参考文献）
- [1]耐磨超疏水涂层的制备及其性能研究[D]. 郭锦程. 中北大学, 2021(09)
- [2]仿生槐叶萍高粘附超疏水表面的制备及研究[D]. 周凯. 大连海事大学, 2020(01)
- [3]基于蝶翅液控功能的仿生材料设计制备及性能研究[D]. 李博. 吉林大学, 2020(08)
- [4]微纳结构超疏水表面的制备与性能研究[D]. 刘港. 哈尔滨工业大学, 2020
- [5]仿荷叶减反射自清洁复合涂层的设计制备与性能研究[D]. 焦志彬. 吉林大学, 2020(08)
- [6]遗态仿生功能性超疏水木材的构筑及其性能研究[D]. 杨玉山. 西南林业大学, 2020
- [7]超疏水表面仿生原型制备技术研究分析[J]. 王立新,张硕研,纪运广,张琳琳. 河北科技大学学报, 2020(01)
- [8]GH4169超疏水表面制备的实验研究[D]. 程丹. 沈阳航空航天大学, 2019(04)
- [9]基于典型蝶翅的仿生功能表面设计制造及性能研究[D]. 穆正知. 吉林大学, 2019(11)
- [10]聚合物热黏弹塑性微热压成型机理研究[D]. 郭勇. 南昌大学, 2019(02)