發(fā)布時間：2024-09-17 14:32

　　 為獲取各向異性超疏水表面研制的仿生原型,采用接觸角測量儀測試表征了豬籠草(Nepenthes alata)葉籠滑移區(qū)的各向異性超疏水潤濕特性,采用掃描電鏡和三維形貌干涉儀觀測滑移區(qū)形貌結構并提取三維特征信息,分析滑移區(qū)形貌結構對各向異性超疏水潤濕特性的影響機理。結果表明:水滴在滑移區(qū)的接觸角為(155.07±1.14)°,朝向葉籠底部和頂部的滾動角分別為(2.82±0.45)°和(5.40±0.31)°;滑移區(qū)覆蓋著兩端朝向葉籠內部彎曲且具有不對稱凸面表層輪廓的微米級月骨體,以及形貌輪廓不規(guī)則且交錯排列成致密孔洞結構的納米級蠟質晶體,其中能夠蓄留空氣的蠟質晶體是產生超疏水潤濕特性的重要因素;月骨體在不同方向的斜坡結構、懸崖結構致使水滴在滑移區(qū)滾動難易程度呈現差異,從而導致滾動角的顯著不同與各向異性超疏水潤濕現象的產生。

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

圖1豬籠草葉籠組成與滑移區(qū)各向異性超疏水潤濕行為

SEM觀測結果顯示滑移區(qū)形貌結構由兩端向下彎曲的月骨體（Lunatecell）和交錯致密排列的蠟質晶體層（Waxcoverings）構成（圖2(a）），這與之前的觀測結果高度相似[11,22-23,26]。每個月骨體對應著增大交疊的結構單元，形成具有不對稱凸面的表層輪廓（圖2....

圖2豬籠草葉籠滑移區(qū)形貌結構的掃描電鏡圖像

圖1豬籠草葉籠組成與滑移區(qū)各向異性超疏水潤濕行為SWLI掃描結果能夠呈現滑移區(qū)形貌結構的縱向變化（圖3(a）和圖3(b）），月骨體朝向葉籠底部的高度變化緩慢而形成“斜坡”結構，朝向葉籠頂部的高度變化劇烈而形成“懸崖”結構。蠟質晶體層相對較為光滑，在縱向上的高度起伏僅處于微米與納....

圖3豬籠草葉籠滑移區(qū)的三維形貌結構圖像

SWLI掃描結果能夠呈現滑移區(qū)形貌結構的縱向變化（圖3(a）和圖3(b）），月骨體朝向葉籠底部的高度變化緩慢而形成“斜坡”結構，朝向葉籠頂部的高度變化劇烈而形成“懸崖”結構。蠟質晶體層相對較為光滑，在縱向上的高度起伏僅處于微米與納米之間（圖3(c）和圖3(d））。如表1所示，月骨....

圖4月骨體的斜坡/懸崖結構對滾動角影響機制分析模型

將月骨體的結構參數（表1）帶入式（3），則有ΔWrf>0，進一步計算獲取Wrf-p/Wrf-s∈（1.53,3.79）。結果表明水滴浸潤懸崖結構時的阻力做功顯著大于其浸潤斜坡結構時的阻力做功。施加滾動角，滑移區(qū)的水滴將會因高度抬升而獲取重力勢能，用于克服月骨體的斜坡/懸崖結構對水....

本文編號：4005590