pco.dimax相機(jī)助力在仿生鯊魚皮上產(chǎn)生“蓮花效應(yīng)”的新方法研究
（論文部分內(nèi)容摘抄）
長(zhǎng)期以來，自然界一直是啟發(fā)人類開發(fā)人工方法來模仿生物系統(tǒng)非凡特性的重要源泉。在這項(xiàng)工作中，作者探索了一種新方法來制備超疏水雙仿生表面，該表面同時(shí)具有魚皮表面形態(tài)和蓮花葉狀的分級(jí)微/納米結(jié)構(gòu)。這種具有鯊魚皮圖案微結(jié)構(gòu)的仿生表面首先是通過基于PDMS 的鯊魚皮表面微復(fù)制來制備的，然后通過火焰處理形成可以產(chǎn)生蓮花效應(yīng)的分級(jí)微納米結(jié)構(gòu)的表面。用掃描電子顯微鏡(SEM)、水接觸角測(cè)量和液滴沖擊實(shí)驗(yàn)表征了所制備的雙仿生表面，結(jié)果表明，所制備的雙仿生表面上同時(shí)具有鯊魚皮表面形態(tài)和荷葉狀的多級(jí)微/納米結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的超疏水性，其接觸角高度數(shù)，且在韋伯?dāng)?shù)相對(duì)較高的液滴沖擊過程中仍能保持其超疏水性的穩(wěn)定性。討論了火焰處理過程中仿生魚皮表面微觀形態(tài)演變和微觀結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理。該方法有望發(fā)展成為一種新穎可行的仿生表面制造技術(shù)。
液滴沖擊實(shí)驗(yàn)為了評(píng)估各種超疏水固體表面的魯棒性，通過水滴沖擊實(shí)驗(yàn)來研究液體滴在表面上的沖擊動(dòng)力學(xué)是非常有幫助的方法。實(shí)驗(yàn)程序通常包括從微注射器中釋放一個(gè)直徑為毫米級(jí)的水滴，以不同的高度釋放水滴，以改變其對(duì)固體表面的沖擊速度。下落的液滴可以通過重力加速，從而以一定的沖擊速度撞擊固體表面。在表面以上高度處釋放的液滴的垂直沖擊速度，下降影響是由德國(guó)PCO高速相機(jī)(pco.dimax)記錄1500 fps的記錄率(幀每秒)，以獲得關(guān)于下降影響動(dòng)態(tài)的信息。
以納米二氧化硅為基質(zhì)，成功地開發(fā)出一種新型的二元生物表面結(jié)構(gòu)的制備方法，該結(jié)構(gòu)既包括鯊魚皮表面形態(tài)也包括蓮葉狀層狀微/納米結(jié)構(gòu)。它涉及到PDMS微復(fù)制過程中使用鯊魚皮作為模板和隨后的火焰處理。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，采用微復(fù)制法制備的仿生鯊魚皮表面具有生動(dòng)的鯊魚皮表象或微米級(jí)的鯊魚皮圖案結(jié)構(gòu)，隨后的火焰處理使其具有層次化的微/納米結(jié)構(gòu)，且不破壞其鯊魚皮的圖案結(jié)構(gòu)。從而構(gòu)建了預(yù)期的雙仿生表面�；鹧嫣幚頃r(shí)間的長(zhǎng)短是影響和控制被處理表面層次微納米結(jié)構(gòu)的重要因素。
皮膚表面。這意味著火焰處理在PDMS表面上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微/納米結(jié)構(gòu)是制造超疏水表面的關(guān)鍵工藝。根據(jù)液滴實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)果，證實(shí)了雙模擬超疏水表面的魯棒性。作者還非常感謝元奧儀器有限公司提供(pco.dimax)高速攝像機(jī)及友好供應(yīng)。
德國(guó)Excelitas PCO公司pco.dimax高速相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點(diǎn)，將高速實(shí)驗(yàn)過程完美記錄，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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