硬脂酸改性三氧化二铝表面润湿性的特性分析

目的 研究氧化铝经硬脂酸分子改性后的润湿行为，从表面改性角度探索聚合物自组装润湿性原理，进而制备出一种疏水性能良好的超疏水表面。方法 使用COMPASS力场进行分子动力学模拟，构建基于非键合粒子的Al2O3超晶胞模型体系，采用最速下降法和共轭梯度法进行优化，使所构建的模型在体系平衡下保持能量最小原则，并对其求解分析。进而基于模拟材料，通过两步喷涂法制备以改性纳米氧化铝为涂层的超疏水表面，观察表征特征，验证模型的正确性。最后从模拟构象、径向分布函数以及均方根位移方面分析氧化铝经硬脂酸分子改性前后水分子团簇在玻璃、氧化铝表面的微观润湿行为。结果 经硬脂酸改性后，氧化铝表面由亲水表面成为疏水表面。经分子动力学模拟表明，当硬脂酸浓度增加，每个硬脂酸的表面能由–110.5 kJ/mol变为–80.4 kJ/mol，硬脂酸分子降低了水分子团簇在玻璃和氧化铝表面的扩散系数，对疏水性的强弱有着重要的影响。结论 氧化铝颗粒与玻璃表面都具有强亲水性，且氧化铝对水分子的吸附能力要强于玻璃。硬脂酸能够降低氧化铝的表面能，且与纳米氧化铝发生化学反应后，将氧化铝由超亲水改性为超疏水。

Surface Wetting Characteristics of Aluminum Oxide Modified by Stearic Acid