仿生超疏水表面的打印制备与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

沙漠甲虫由于其背部特殊的亲水/疏水图案化表面，而使其能够在干燥的沙漠坏境中将空气中稀薄的水蒸气凝结在背部表面，以供甲虫使用。这种亲水性与疏水性在表面图案化分布的材料与单一的亲水表面或疏水表面相比能够表现出特殊的液体浸润行为，使其在集水、防污、细胞捕获、微流控等领域有着巨大的应用前景。在目前该领域的研究中，如果想要精确、细致地控制亲疏水区域的图案分布，一般都必须采用光刻蚀、离子刻蚀等微加工技术。这一类技术虽然精度较高，但成本昂贵、步骤繁琐，且涉及较多化学试剂的污染。鉴于此，本课题提出一种新的亲疏水图案化表面的制备方法，采用高精度的直写打印技术，直接在超疏水材料的表面“写入”亲水图案，整个过程步骤简单、成本低廉、材料利用率极高且大大降低的制备过程的污染，是一种绿色环保技术。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容：

1、超疏水铝箔的制备方法；

3. 研究的方法与步骤

本课题研究方法：

1、表面刻蚀技术：在铝箔表面通过酸腐蚀以及热水处理可得到表面粗糙的微米及纳米结构；

4. 参考文献

1. 孙加振, 邝旻翾, 宋延林. 喷墨打印中“咖啡环”效应的调控及应用[J]. 化学进展, 2015, 27(8):979-985.
2. 孙加振, 鲍斌, 王思,等. 功能喷墨墨水的图案化与应用[J]. 高分子通报, 2015(9):44-60.
3. Peng S, Yang X, Tian D, et al. Chemically stable and mechanically durable superamphiphobic aluminum surface with a micro/nanoscale binary structure.[J]. Acs Applied Materials Interfaces, 2014, 6(17):15188.
4. 辛智青, 王思, 李风煜,等. 纳米粒子的制备及其在打印印刷领域的应用[J]. 中国科学:化学, 2013(6):677-686.
5. 邝旻翾, 王京霞, 王利彬,等. 喷墨打印高精度图案研究进展[J]. 化学学报, 2012, 70(18):1889-1896.
6. 张志良, 张兴业, 辛智青,等. 银纳米粒子的合成及其在喷墨打印电路中的应用[J]. 化学通报, 2011, 74(10):874-880.
7. 邱宇辰, 刘克松, 江雷. 花生叶表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制备[J]. 中国科学:化学, 2011(2):403-408.
8. 杜晨光, 夏帆, 王树涛,等. 仿生智能浸润性表面研究的新进展[J]. 高等学校化学学报, 2010, 31(3):421-431.
9. 高雪峰, 江雷. 天然超疏水生物表面研究的新进展[J]. 物理, 2006, 35(7):559-564.

5. 计划与进度安排

1. 2022/12/13-2022/2/28 毕设准备工作：①学生选题；②导师讲解课题背景、研究内容以及预期结果，并布置了毕业设计完成的基本要求，包括实验工作量、实验规范、人员管理以及论文撰写等方面的具体要求；③根据导师以及课题的要求，自行查找相关文献资料，学习实验或论文撰写中所需要的相关知识，并通过和导师讨论自行设计实验方案，并根据实验方法购买相关的药品或仪器，为实验的开展做好一切准备。

2. 2022/3/1-2022/3/31 毕设实验工作（一）：根据前期准备内容与导师任务书，完成开题报告；根据拟定的实验方案及预期结果制定实验计划，并严格按照实验计划推进进度；每周至少与导师讨论汇报一次，并在每月月底进行一次全组汇报；每周需要保证40小时以上的实验室工作量。

   本阶段的具体实验进度预期为：①完成铝基材表面刻蚀法超疏水表面的制备及表征；②完成玻璃基材表面超疏水涂层的制备及表征。

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