飞秒激光微纳制造仿生超疏水或水下超疏油表面

超疏水或水下超疏油表面在在自清洁、减阻、油水分离、抗油污染等方面有着广泛的应用,因而它们的制备成为当前的研究热点.生物体独特的润湿性为设计和创造新的界面材料提供了灵感.本文综述了飞秒激光微纳制备仿生超疏水和水下超疏油表面的最新研究进展.首先,介绍了飞秒激光制备润湿性界面的相关背景,包括飞秒激光的优点和润湿性的理论基础....     

仿生自清洁金属纤维过滤材料

基于土壤生物体表的脱附特性和以荷叶为代表的生物体表的自清洁特性,通过化学涂镀的方法在金属纤维表面制备Ni-P合金镀层,对仿生金属纤维自清洁过滤材料进行了研究。应用X射线衍射仪(XRD)研究了镀层的晶体结构和晶粒尺寸,应用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了镀层的表面结构和表面形貌特征,应用光学接触角测量仪(OCAM)测量了金属丝网表面的水接触角(WCA),并对纤维材料过滤效率和压降进行了讨论。实验结果表明,经过表面处理后的仿生金属丝网过滤材料表面润湿特性得到了明显的改善,压降没有大幅度的增加,过滤效率得到了一定程度的提高。     

激光刻蚀法制备超疏水自清洁铝合金表面

金属表面超疏水性能的研究是当今多学科研究的热点与难点,针对金属表面超疏水以及自清洁性能的研究现状,通过激光加工方法在粗糙铝合金表面构筑一种具备超疏水自清洁特性的网格状多级结构.采用扫描电子显微镜(S E M)、激光共聚焦显微镜(L S C M)以及光学接触角测量仪等表征试样表面的微观结构、三维形貌和润湿特性.结果表明:制备表面具有网格状多级结构,结构展现凹槽、坑、飞溅状或颗粒状的复杂形貌和复合尺度特征,表面具有优异的超疏水性能,接触角达到150.6°.同时自清洁性能测试发现超疏水铝合金表面展现良好的低黏附以及自清洁性能,这种复合性能对铝合金在脱附减阻等领域的应用研究提供一定的参考意义.     

仿生超疏水表面的制备技术及其进展

仿生超疏水表面具有防水、自清洁等优良特性.自然界中存在许多无污染、自清洁的动植物表面,如超疏水的荷叶表面、超疏水各向异性的水稻叶表面、超疏水的暗翼表面等.影响材料表面润湿性的主要因素育材料表面能、表面粗糙度和表面微一纳结构.超疏水表面的自清洁功能源自于表面形貌与低表面能物质的共同作用,可以通过两类技术路线来制备超疏水表面:控制材料表面能和修饰微细结构表面.     

纺织品自清洁整理研究进展

介绍了超疏水表面和光催化表面的自清洁原理和制备方法,在两种技术的基础上阐述了超疏水光催化协同自清洁表面的研究现状,并且对如何提高自清洁性能提出了策略,对纺织品自清洁整理技术的发展前景和趋势进行了展望.     

仿生自清洁外墙涂料的制备

根据仿生科学原理,制备具有荷叶效应的拒水自洁外墙涂料。考察了改性丙烯酸酯乳液、改性硅灰石和改性微晶蜡乳液对提高涂料接触角和疏水性能所起的重要作用,重点研究了颜基比、填颜比和改性微晶蜡乳液用量对涂膜接触角和吸水率的影响。在优化的涂料总配方设计条件下,制备的成品外墙涂料不仅各项性能指标达到标准要求,而且涂膜与水的接触角高达约140,°吸水率低至0.32%,具有良好的拒水效果。     

蜻蜓翅膀的自清洁特性及其动特性分析

本文从蜻蜓翅膀表面自清洁特性出发,利用有限元方法分析了蜻蜓翅膀结构的质量稳定性与动特性间的关系。研究表明:蜻蜓翅膀结构的固有频率大于翅膀的拍翅频率,有效避免了共振现象的发生,而受污染之后的翅膀,频率降低,接近于拍翅频率,易导致灾难性的后果。蜻蜓翅膀表面的自清洁功能能够保证蜻蜓翅膀稳定的动力学特性。本文的研究为飞行器的稳定性设计提供了新的设计方法和思路。     

铝合金基底上超疏水表面的制备及性能研究

为探究金属表面超疏水现象对材料功能的影响,利用简单、低成本的酸刻蚀加氟硅烷修饰的方法,在6061铝合金基底上成功制备出了超疏水表面,并对其润湿性能、自清洁性能、耐腐蚀性能进行了测试。结果表明,制备的表面具有良好超疏水性能,水滴最大接触角达158.5°,滚动角小于5°。自清洁实验证明了水滴可以轻松地带走表面的微小灰尘颗粒。电化学测试表明超疏水表面有效地阻挡了腐蚀介质与金属基体的接触,显著提高了金属的耐腐蚀性能,为金属材料防腐蚀提供了新的思路。     

仿生玫瑰花花瓣的表面微观形貌

生物表面性质与表面结构密切相关,玫瑰花花瓣是一种超疏水表面,对玫瑰花花瓣表面微观形貌的研究,有助于理解超疏水表面的作用机制以及优化超疏水表面的结构设计.制备了不同颜色的玫瑰花花瓣试样,采用角接触测量仪和激光扫描显微镜,分别测量和观察不同颜色的玫瑰花花瓣表面的接触角和表面微观形貌,采用中值滤波、均值滤波对淡黄玫瑰花花瓣表...     

TiO_2薄膜的亲水性及光催化自清洁效果

以溶胶-凝胶法为基础,在普通玻璃表面制备了具有纳米尺寸气孔、纳米及微米尺寸复合气孔结构的TiO2薄膜或TiO2/SiO2复合薄膜,并考察了它们的亲水性能及表面经空气中灰尘污染后,其超亲水性能在紫外光照射下的恢复能力。所有纯TiO2薄膜于制备后测试的表面水接触角均达到0°。SiO2的掺杂量较小（10%）时,SiO2的掺入增大了薄膜的水接触角,但随着SiO2掺杂量的增大,接触角减小,可达到超亲水效果。表面污染的薄膜经紫外光照射后,其超亲水性的光致恢复能力基本不受前驱体溶胶的陈化时间、SiO2掺杂浓度、表面形态的影响,但与薄膜的光催化活性有关。4层以上的薄膜或带有SiO2中间隔离层的薄膜由于可以抑制玻璃基底中Na＋扩散至薄膜表面,光催化降解灰尘污染物的能力较高,紫外光照射后均能恢复其超亲水性能。     

超磁仿生鱼快速起动的控制和设计

本文首先对自然界鱼类的基本构造和工作原理进行仿生.以合金薄板,贴在该薄板的超磁致伸缩材料和外磁场分别模拟鱼尾骨架,鱼体肌肉和控制鱼体摆动的神经.建立起一个力学模型和一种计算方法.通过数值分析,揭示了仿生机器鱼起动过程中最佳模式是从低阶模态到高阶模态的迅速过渡.这样可以通过控制外磁场(强度和频率),从而实现控制仿生机器鱼从静止快速起动目的.研究成果为仿生机器鱼的设计提供依据和技术.     

TiO2薄膜的火焰喷雾热分解法制备与自清洁研究

以钛酸丁脂(Ti(C4H9O)4)为前驱体,采用自制的火焰喷雾热分解装置在玻璃衬底上制备了TiO2自清洁薄膜.应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见透射光谱(UV-Vis)分析了薄膜的形貌、结构和透光性,并对薄膜的光催化性能和亲水性能进行了测试.结果表明,火焰喷雾热分解法制备薄膜要求雾滴先成液膜,再热分解为固体薄膜;采用火焰喷雾热分解法在玻璃衬底上成功制备的TiO2薄膜为锐钛矿晶型;探讨了沉积时间和退火温度对薄膜的结晶和自清洁性及光催化性能的影响,沉积时间长,退火温度高的薄膜的结晶度越高,光催化性能和亲水性越好;用该方法制备的温度约为400℃,退火温度为600℃薄膜,光透过率可超过70%.     

超疏水聚乙烯醇织物的制备及其性能研究

以无水乙醇为绿色溶剂,不同碳链长度的烷基三氯硅烷为改性剂,通过界面接枝/聚合反应实现PVA织物超疏水功能化。通过FT-IR、XPS、接触角测量仪、SEM对改性前后PVA织物的结构与性能进行了测试。结果表明：烷基三氯硅烷水解后与PVA表面的羟基发生接枝反应,形成低表面能粗糙结构。改性后的PVA织物呈现出良好的机械稳定性和自清洁能力。     

等离子体处理Tencel织物的TiO_2/SiO_2溶胶自清洁整理

利用等离子体对Tencel织物进行预处理,然后使用TiO_2/SiO_2凝胶对织物进行自清洁整理,以提高Tencel织物的自清洁性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、视频光学接触角测量仪、电脑测色配色仪和紫外可见近红外分光光度仪对织物的表面形态、亲水性、自清洁性和防紫外性进行了表征。K/S值的下降表明等离子体处理能够降低污渍在织物表面的上染,ΔE值的显著提高显示不仅经过等离子体预处理的织物自清洁性能得到显著提高,UPF值的增加表明等离子体预处理织物的紫外性能得到提高。     

基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法

针对现有无线传感器网络节点硬件固定,不能重新配置的问题,设计了一种全新的基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法,采用仿生硬件实现动态可重构无线传感器网络节点,以使节点能够自主地、动态地改变自身的结构和行为,在其部分硬件失效情况下进行节点的仿生自修复.该研究提出了相关节点的仿生自修复方法,研制了基于现场可编程阵列的仿...     

基于自学习邻居嵌入的超分辨率特征选择（英文）

给出一些特征提取方法,来提取低分辨率(LR)空间中的块特征,并测试它们选择高分辨率(HR)块的能力。针对邻域嵌入(NE)与训练集的高度相关性,采用自学习方法来生成训练集。部分LR特征可以获得更高质量的HR块,这些HR块与理想的HR块非常相似。自学习实验结果表明,利用所提取的特征可以得到不同的HR重建结果。部分特征提取方法效果好、效率高,所获特征可为基于NE的超分辨率(SR)算法所用,并能解决一对多的不适定问题。     

两亲性超分子的自组装及应用

两亲性超分子的自组装主要是基于分子之间的非共价键相互作用,自组装成形貌各异的稳定聚集体,并可以通过外界刺激响应来实现两亲性分子的自组装与去组装.两亲性分子在外界条件变化下改变原有形貌形态,源于非共价键具有良好的可控性和可逆性.本文综述了具有两亲性的有机小分子、高分子、生物分子的自组装以及外界刺激对两亲性分子自组装的影响,并介绍了两亲性分子自组装的相关应用.     

白铜超疏水表面的构建及耐蚀性能的研究

超疏水膜具有良好的防腐蚀性能,能够有效地延长金属制品的使用寿命,提高经济效益.选取白铜作为研究对象,采用化学刻蚀氧化自组装法进行超疏水膜表面的制备.通过交流阻抗和极化曲线法,在模拟海水条件下,利用三电极体系对超疏水表面的耐蚀性能进行了研究和测定.结果表明,所制备的白铜超疏水表面的接触角达到了154°,在3.5%的NaCl溶液中的缓蚀效率有99.1%,具备较高的超疏水性能和耐蚀性能,且其表面具有微纳米级的树枝状结构.     

改进型字典学习的图像超分辨率重建

针对现有算法中字典训练花费的时间非常大,且超分辨率图像重建效果不够理想等问题,提出一种改进型字典学习的超分辨率图像重建算法.该算法在字典训练阶段,先采用PCA对低频样本集进行降维,再单独训练出低频字典,然后利用稀疏表示系数集和高频图像样本集训练出对应的高频字典,从而提高了字典构建速度.在重建阶段,先利用字典重建出初始的高分辨率图像,再根据图像结构自相似的特征,对图像进行结构自相似优化,然后对图像进行全局优化,从而提高了重建图像的质量.实验结果表明,该方法无论是在客观评价指标还是主观视觉效果方面都有明显的提高.