微/纳米结构层次super-hydrophobic表面和super-lyophobic对液态金属表面

表面不润湿super-hydrophobic或super-lyophobic极大的兴趣在各种各样的应用程序。自然水排斥表面显示微/纳米-组合层次结构显示极低的润湿性和自洁特性。受这样的自然奇观,有巨大的努力创造人工不润湿super-hydrophobic或super-lyophobic表面。本文最新进展在人工super-hydrophobic表面基于分层微/纳米- dual-scale结构进行了综述。此外,应用分层微/纳米- dual-scale结构super-lyophobic表面对镓基液态金属合金也回顾了。

自然水排斥表面,如荷叶,蝴蝶的翅膀,和鲨鱼尺度表现出高水接触角超过大约150°(188beat365体育 ]- [188beat365体育 ]。表面与水接触角大于150°叫做super-hydrophobic。据报道,这种super-hydrophobicity源于层次的结合微/纳米级表面纹理和表面化学成分(188beat365体育 ]。微型和纳米结构是至关重要的水滴在这些层次结构可能涉及纳米结构的顶点没有完全坐在附近的表面,因为气泡填充纳米结构滴下水滴的接触面积,从而导致低高接触角、接触滞后、低和附着力低(188beat365体育 ]。

模仿这种自然景观和人为创造super-hydrophobic各种固体基质表面已经极大的兴趣在过去的几十年里,已经有大量的文献报道了这个话题。虽然各种材料和技术进行了研究,建立人工分级微/纳米级表面纹理super-hydrophobicity,很多研究都是基于材料,固体和光学不透明在可见光波长。Super-hydrophobic表面具有高可见光波长的光传输相当大的潜力被用于各种各样的自洁等表面应用光学组件,镜头,显示器,电子设备、汽车玻璃、消费者防雾玻璃,太阳能电池板等。为了保持光学透明度高,关键是结构人工莲花效应表面粗糙度应远小于透射光的波长(188beat365体育 ]。

随着super-hydrophobic表面,有巨大的利益在创建anti-wetting表面与油(188beat365体育 )以及微流体平台操纵镓基无毒液体金属(188beat365体育 ]。非凡的人工super-hydrophobic表面之前,分层微/纳米级表面可能为研究提供平台开始创建super-oleophobic表面和super-lyophobic表面与液体金属。

本文讨论了最近的研究进展分级微/纳米级表面人工super-hydrophobic表面以及super-lyophobic表面对镓基液态金属合金。

疏水性的定义/亲液

“疏液的/亲液”的定义是一个分子的物理性质排斥或吸引大量的液体。因此,应该使用“疏液的或亲液”指示的目标除了疏水/亲水或疏油的液体/亲脂的液体是水或油,这意味着目标。“疏液的/亲液”是上级的疏水/亲水的概念。

为了描述lyophobicity(疏水性或亲液),静态和动态接触角是重要的参数。静态接触角可以通过接触角测量测角仪可以捕获的液体滴在固体基质。理想的静态接触角取决于表面张力的液体(液体/气体界面能量)和固体(固/气界面能量)和液体/固体交互。如图188beat365体育 静态接触角,被定义为角度相交所形成的液固界面和液气界面。

一般来说,当接触角小于90°时,固体表面被认为是“亲液”这意味着润湿液体表面上是有利的。接触角大于90°时,固体表面被认为是“疏液的”,这表明液体将减少其接触表面上,形成一个紧凑的液体滴。当接触角大于150°时,固体表面被认为是“super-lyophobic”。当接触角几乎是0°,表面被认为是“super-lyophilic”(188beat365体育 ]。

表面张力

作为解释说,理想情况下液体在固体的接触角是由表面张力的液体,固体的表面能,他们的互动。在纯液体,如图188beat365体育 ,大量的液体分子与所有相邻分子相互作用,合力应该是零。的相互作用主要是源于为非极性液体和氢键范德华力等极性液体水。另一方面,分子暴露在地表没有互动各方提供一个平衡的合力,导致当地的不对称的交互。由此产生的不对称的相互作用导致拉内力称为表面张力。因此,液体的表面张力改变其几何最小化这种能量缺陷,形成一个球形。一般来说,固体基质,表面能的用于液体的表面张力有等效意义。

润湿模型

如图188beat365体育 托马斯,年轻的描述液滴的接触角在理想的固体基质188beat365体育 ]。它是由热力学平衡表面张力滴下的三个接口:

在哪里θ接触角,γ_SG,γ_SL,γ_LG是气相的表面张力,分别固-液-气界面。方程(188beat365体育 )通常称为杨氏方程。应该注意的是,杨氏方程仅适用于平坦均匀的表面。所以,最新进展在人工super-hydrophobic表面与其他non-planar几何应由修改方程建模比年轻的方程。在粗糙表面,主要有两个不同的平衡态:文策尔和卡西状态。如图188beat365体育 b,液体可以完全湿表面纹理时,液体的热力学平衡接触角滴文策尔所描述的模型(188beat365体育 )是由:

在哪里θ_w文策尔的表观接触角状态,θ是指年轻的接触角,r粗糙度系数,定义为实际面积的比值的粗糙表面平坦,投影面积。水滴在这个全浸水文策尔状态通常显示很高的滞后,因为水滴的接触线变得严重归咎于表面粗糙。另一方面,当液体不能渗透的表面纹理,液滴形成一个高度不润湿政权称为Cassie-Baxter状态或者只是卡西状态(图188beat365体育 c)。由于表面之间的有效接触面积减少,裹入气的液滴,附着力较低。因此,文策尔状态相比,滴在卡西状态显示一个非常高的接触角以及低滞后,导致容易碾轧特征由于其低附着力液滴与固体基质。如果f_年代的分数是固体与液体接触,卡西方程可以表示为方程(188beat365体育 )[188beat365体育 ]:

在哪里θ_C在卡西状态有效的接触角。这个方程表示接触角随固体分数减少卡西状态。此外,为了更准确的预测前进和后退接触角,修改后的Cassie-Baxter关系提出了包括当地的微分结构参数(188beat365体育 ]。

接触角滞后

随着静态接触角,以量化的动态润湿性液体在固体表面(当液滴在过渡运动),动态接触角是一个重要的参数。当液滴放在一个斜面,液滴可以体验重力使液滴的形状变得不对称;下坡一侧滴的进步,但在底端,液滴消退。因此,液滴的接触角下坡一侧是一个前进接触角和液滴的艰苦的一侧是一个后退接触角。前进角和后退角之间的差异被称为接触角滞后。由于不同的前进和后退接触角,表面液滴可以坚持对抗重力。此外,可以测量动态接触角通过改变液体的体积。液体的体积是增加或减少,直到液滴接触角最大值和最小值之间的面积不改变液体和固体基质。最大和最小接触角被称为前进和后退接触角分别前进和后退接触角得到一系列的图像从一个录像之前接触线的变化。当前进和后退接触角的液体在固体基质相互接近,这意味着较低的接触角滞后现象,这表明衬底疏液的液体(188beat365体育 ]。

Super-hydrophobic表面性质

大自然的的疏水性莲属椰子(lotus)已经被观察到Barthlott和Neinhuis188beat365体育 ]。结果表明,水滴在纳米结构结合微观结构顶不湿表面的层次结构提供了气泡由于dual-scale粗糙度形态(188beat365体育 ]。lotus显示静态接触角和表面接触角滞后约164°和3°,分别为(188beat365体育 ]。这样super-hydrophobicity自然荷叶的表面使叶片表面自洁碾轧水滴收集粉尘的路径。SEM图像(图所示188beat365体育 ),它清楚地显示微尺度椭圆突起μm平均直径约为9.4,12μm音高距离,和结构的高度大约18μm。此外,微尺度表面突起和底部表面完全覆盖着随机纳米纹理。有无数的例子自然super-hydrophobic表面在芋头等植物(芋耐糖),美人蕉(美人蕉bailey),和水稻叶(188beat365体育 ]。如图188beat365体育 、大芋头叶的水接触角、美人蕉、和水稻叶159±2°,165±2°,和157±2°,分别有均匀的保形结构表面几个纳米到微米的范围影响表面的润湿性。芋头叶的滑动角3°,水稻叶4°or12°的滑动方向取决于液滴表面乳头状突起(平行和垂直方向)由于各向异性润湿特性。

昆虫翅膀表面形态诱导水排斥特征也再次调查,发现昆虫翅膀表面分层微/纳米级的表面。图188beat365体育 显示各种同翅目等昆虫翅膀的水接触角Meimuna opalifera(图188beat365体育 165°),直翅目acrida灰质(图188beat365体育 b, 151°), Hymenopetra胡蜂属dybowskii(图188beat365体育 c, 125°)以及扫描电镜的图像层次结构由微/纳米层上表面的昆虫翅膀(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ]。从自然的植物树叶和昆虫的翅膀,很明显,分级微/纳米级表面展示super-hydrophobicity至关重要。

人工super-hydrophobic表面

理解原因super-hydrophobicity各植物表面和昆虫翅膀等本质上允许在人工super-hydrophobic表面使用各种材料的广泛研究。表面结合特色的高水接触角(> 150°)与低滑动角(倾斜角度,允许自由滚动表面上的水滴)通常小于10°通常被称为自清洁表面。流行的动机之一,研究社区super-hydrophobic表面是因为潜在的制造人工自清洁表面。灵感来自自然super-hydrophobic表面,各种各样的制造过程,如深反应离子刻蚀(传递)过程(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ),电沉积(188beat365体育 ]- [188beat365体育 ),自组装188beat365体育 ),等离子体处理(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ),化学气相沉积(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ]、[188beat365体育 层,一层一层地沉积(188beat365体育 ]研究了制造人工仿生super-hydrophobic分层微/纳米结构。

在各种人工super-hydrophobic表面,光学透明super-hydrophobic表面有很大的潜力成为用于各种表面自洁式应用程序,如预防粘连的灰尘和雪窗户玻璃,流量指标,护目镜,太阳能电池板,等。光学透明涂料、自清洁表面和抗反射涂料是活跃的研究课题针对涂料行业,消费者玻璃、光学组件/镜头制造、显示/电子设备和航空。为了使表面透明某些波长的光,至关重要的是,人工super-hydrophobic表面的表面粗糙度应该比光的波长小得多(188beat365体育 ]。这提供了一个关键的设计标准的光学透明的自清洁表面的纳米级粗糙度应该远小于波长的可见光(400 ~ 700海里),同时为增强空气滞留在微尺度粗糙度。

在不同层级结构变形super-hydrophobic表面,以介绍各种材料和方法制造,我们学习了四个不同super-hydrophobic表面:二氧化硅纳米颗粒、碳纳米管(CNT),基于PDMS和SU-8 super-hydrophobic表面。

基于硅纳米颗粒super-hydrophobic薄膜

为了实现人工分层微/纳米- dual-scale表面粗糙度,硅基纳米粒子便会形成树莓。w·明等。显示super-hydrophobic电影从定义良好的便会形成树莓二氧化硅纳米粒子(图188beat365体育 使用长铁楔方法)(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ]。的胺功能化便会形成树莓颗粒分散在乙醇沉淀在环氧树脂膜通过胺和环氧树脂之间的反应在75°C。因此,松散的粒子可以刷新了乙醇,然后只有一层便会形成树莓颗粒共价键的环氧树脂为基础的电影。它显示高165±1°角前进接触角滞后的~ 2°,和低滑动角对10 3±1°μL水滴在表面上。虽然这种方法演示了一个super-hydrophobic表面,它需要一系列相对复杂的过程,如amino-functionalized纳米粒子的制备,epoxy-functionalized微粒,和一个很长的反应和分离过程。

另外,用一个相对简单的过程,钱et al。还开发了分层dual-scaled便会形成树莓颗粒通过引入聚丙烯酸(PAA) -功能化聚苯乙烯(PS)粒子的水解反应tetraethoxysilane (teo)。如图188beat365体育 ,PAA-functionalized PS与乙醇混合溶液含有teo和氨加入催化的水解反应teo形成二氧化硅纳米粒子PS。然后,树莓颗粒很容易使离心后,它是沉积在玻璃衬底的分层结构形态。与dodecyltrichlorosilane表面改性后,super-hydrophobic表面产生高接触角为162.1°(图188beat365体育 )[188beat365体育 ]。

基于碳纳米管的super-hydrophobic薄膜

基于利用纳米颗粒,super-hydrophobic薄膜可以实现通过实现人工分层dual-scale表面粗糙度。李et al。报道对齐问(ACNT)电影垂直碳纳米管对底物显示super-hydrophobic属性(188beat365体育 ]。由于其结构性质,它可以有大部分的空气诱导低接触面积。成长ACNT电影显示接触角为158.5±1.5°,增加到171±0.5°沉浸在水解fluoroalkylsilane methanolic解决方案。ACNT super-hydrophobic属性的增强,低表面能材料。同样的,刘et al。还报导说,森林碳纳米管涂聚四氟乙烯(PTFE)显示,稳定super-hydrophobic属性(188beat365体育 )如图188beat365体育 。问森林增长显示初始静态接触角为161°但水滴不稳定和渗透到问森林空洞几分钟后。然而,通过沉淀聚四氟乙烯层到问森林,前进和后退接触角测定为170°和160°指示稳定super-hydrophobic属性。此外,荣格和Bhushan报道,基于碳纳米管的层次结构由喷雾方法和显示高的静态接触角170°和低接触角滞后2°(188beat365体育 ]。CNT-based层次dual-scale结构可以维持其super-hydrophobic财产即使暴露落在它上面的水的压力10 kPa 24小时。静态接触角仍大于150°,接触角滞后是维持不到15°。

基于SU-8 super-hydrophobic薄膜

SU-8,最受欢迎的材料之一,在微机电系统(MEMS)领域,显示了73.1±2.8°的水接触角和表面能的45.5±0.3 mJ / m²(188beat365体育 ]。虽然材料本身不显示疏水性,SU-8是一个伟大的创造super-hydrophobic薄膜材料,因为它是容易制造高纵横比微观结构有粗糙面可调其润湿性。为了实现属性,有必要结合人工纳米纹理与micro-patterned SU-8,形成分层微/纳米结构表面。最近,有一些努力创造人工super-hydrophobic薄膜使用SU-8如下调查。

在香港et al。准备聚四氟乙烯(PTFE)的直接混合纳米颗粒进入SU-8, spin-coated的PTFE-SU-8共等透明基板玻璃和聚合物,和照片微尺度模式定义的最小特征尺寸50μm [188beat365体育 ]。这部电影展示了水接触角为150°,显著改善疏水性的通常不是那么疏水SU-8平面。这是归因于形成分层表面粗糙度的影响以及减少有效的衬底的表面能。虽然这个结果看起来不错,光学透明的PTFE-SU-8各种电影只有31%,低得离谱实用光学透明的应用程序。他们还报道一个替代方法:聚四氟乙烯纳米颗粒喷雾涂层和热固定到暴露SU-8矩阵。SU-8发展过程期间,聚四氟乙烯纳米颗粒喷到未曝光SU-8层也被删除。PTFE-SU-8电影由这种替代方法显示水接触角为165°~ 167°和光学透明度高达80%。

Marquez-Velascoet al。报道super-hydrophobic表面组装在SU-8微型和纳米地形(188beat365体育 ]。在这项工作,SU-8图案低方面比圆柱形,方形支柱45μm厚度和75μm。然后,SU-8柱子O₂等离子体处理SU-8支柱表面变粗糙有20 nm(间隔为30秒腐蚀)或2μm(5分钟腐蚀)sub-pillars SU-8形成。结果表明,2μm sub-pillars太高,容易粘在一起,失去它的目的(dual-scale地形)。然而,dual-scale地形SU-8由20 nm sub-pillars显示super-hydrophobicity(接触角> 157°,接触角滞后低至5º)。虽然有潜力,光学透明的dual-scale地形SU-8电影没有报道。

我们报道一个方法来创建光学透明纳米图案化SU-8 micro-pillar数组作为super-hydrophobic薄膜(188beat365体育 ]。如图188beat365体育 ,一系列密集的锥形SU-8 micro-pillar数组使用之前报道捏造SU-8背后暴露的方法(188beat365体育 ]。然后,它使用O干刻蚀是各向同性的10分钟₂/ CF₄(90%:10%)等离子体功率为300 W的微波等离子体腐蚀装置(PVA TePla TePla PS 300年美国,Inc .)、电晕、钙、美国)。顶部和底部直径SU-8 micro-pillar 50μm 85μm,分别和高度是250μm 3°~ 5°圆锥角(图188beat365体育 a和b),各向同性等离子蚀刻过程nano-porous模式(10 ~ 900 nm)均匀表面的non-planar micro-pillar结构(图188beat365体育 c和d)。这的前进角super-hydrophobic SU-8薄膜在156°~ 161°(0.025μL /秒。分配率)和后退角测量是122°~ 127°(图188beat365体育 )。光学透明度被发现60 ~ 70%的n和k分析仪显示光学透明的应用程序(图的可行性188beat365体育 )。

基于PDMS super-hydrophobic薄膜

尽管SU-8-based人工super-hydrophobic薄膜整体显示优异的疏水性,可见波长的光学透明度是不到80%。对实际光学透明的自洁式薄膜的应用程序来说,这是非常可取的光学透明度大于80%。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一个流行的材料研究各种组织光透明的人工自洁薄膜的应用程序。PDMS的流行是由于许多有利的固有的材料特性。的一些关键的材料属性为光学透明super-hydrophobic PDMS薄膜应用的低表面能19.8 mJ /厘米²(188beat365体育 )、高的光学透明度在紫外和可见光波长188beat365体育 ),和极低的杨氏模量(< 4 MPa) [188beat365体育 ]使PDMS理想材料灵活自洁super-hydrophobic薄膜应用符合任意形状non-planar表面。也知名可靠维护维逆复制图像的主模使用软光刻技术(188beat365体育 ]。

黄et al。展示了一系列密集的复制PDMS微透镜和PDMS微碗188beat365体育 )由单引号和双软光刻技术,分别从一组高,锋利的光致抗蚀剂峰值利用他们独特的三维扩散光刻技术(188beat365体育 ]。碗PDMS微阵列显示水接触角约164.6°,附着力低,自清洗薄膜应用的突出特点。即时通讯et al。进一步证明了一个健壮的super-hydrophobic与逆梯形super-oleophobic表面微观结构对PDMS (188beat365体育 ]。再一次,他们用他们独特的背后三维扩散光刻制作光刻胶模具和PDMS梯形结构复制使用软光刻方法(图188beat365体育 )。逆透明和灵活的PDMS梯形微观结构有以下维度:音高距离40μm,直径26μm在顶部,底部直径15μm。聚四氟乙烯涂层PDMS梯形表面的接触角高达153°,它还显示,高接触角使用甲醇液滴(图135°188beat365体育 )。

最近我们报道一个极其简单的一步法制造的方法灵活,光学透明super-hydrophobic PDMS薄膜使用under-exposed under-baked光刻胶模具(188beat365体育 ]。如图188beat365体育 下,这种方法故意利用重要的软烤它允许光致抗蚀剂保留大量的溶剂反过来极大地提高光刻胶的溶解速度在发展过程。一旦故意烘烤条件下结合暴露条件下,它会创建一个独特的花椰菜结构附近随机创建纳米表面由于溶解溶剂。积极的公关,AZP4620严重软烤在88°C下对流烤箱,随后是在暴露的照射剂量800 mJ /厘米²。后的光刻胶是由AZ400K(1:3)开发人员,西兰花微/纳米光刻胶的综合层次结构内部成立模具。然后,它复制了PDMS在真空炉完全复制极其凹区域表面的光刻胶。PDMS,固化后的光刻胶模具被剥夺了使用阿兹400 T安全分层复制PDMS从模具上取下来。图188beat365体育 SEM照片显示自然荷叶与复制相比PDMS super-hydrophobic表面由这种方法。如图188beat365体育 ,水的静态接触角为157.7±1°、160°±1,和161±0.5°4、10和15μL滴,分别,这清楚显示super-hydrophobic PDMS薄膜的性质。水接触角的范围略增加到160°~ 163°,沉淀100纳米氟碳(C_xF_y)的电影。裸露的PDMS薄膜的光学透过率是在95 ~ 100%,虽然这的broccoli-shaped super-hydrophobic PDMS膜的范围在94 ~ 98%,fluorocarbon-coated super-hydrophobic PDMS膜在88 ~ 92%的范围在550 nm波长(188beat365体育 ]。作为一个演示应用程序,图188beat365体育 显示了一个太阳能电池板的光学图像覆盖super-hydrophobic PDMS膜两个水滴被显示自洁的效果。

液态金属在室温下是液态的金属。像液体财产不断变形以及金属属性如热高,导电性,它可以应用于各种应用,如无线电频率(RF) MEMS开关(188beat365体育 ),electro-wetting电介质(微)188beat365体育 ]、[188beat365体育 ),可调且灵活的天线(188beat365体育 ),频率选择表面(FSS) (188beat365体育 ),和传热188beat365体育 )等等。对于各种应用程序,作为液态金属的表面氧化大大增加润湿性,super-lyophobic表面对液态金属感兴趣的。

Super-lyophobic对水星表面

最著名的液态金属汞。各种基板的表面张力和接触角与汞研究从1920年代。水星的表面张力报道是在400 ~ 516 mN / m的范围(188beat365体育 在室温下在空气环境。通常可接受的表面张力值~ 480 mN / m (188beat365体育 ]这远远大于水(72.9 mN / m)。因此,接触角的汞远远高于水在同一固体基质基于杨氏方程(188beat365体育 ]。

接触角的研究是调查没有微加工技术的发展,研究最多基质只是平面但对待不同的化学物质如低表面能材料如聚四氟乙烯(表面能~ 18.5 mN / m)。Yarnold报道,前进和后退接触角的汞对钢在乙醚洗165°和130°,分别为(188beat365体育 ]。灰色也报道了汞的动态接触角在低能固体基质如聚乙烯、石蜡和聚四氟乙烯。最高的推进151.7°角得到聚四氟乙烯基质和最低的接触角滞后实现~ 0.2°的石蜡与纯汞酸处理(188beat365体育 ]。埃里森et al。研究了汞的动态接触角在不同基质(钨、不锈钢、镍、石英、玻璃、和聚四氟乙烯)在不同的温度下25 ~ 150°C的范围(188beat365体育 ]。最高的157°前进接触角测量在聚四氟乙烯聚四氟乙烯是低表面能的底物与其他高表面能的基质。另外,大多数基板显示,接触角以详实的范围在0°~ 3°与纯汞这意味着汞很容易清洁辊从表面。水星的表面张力温度效应是微不足道的。Awasthiet al。报道了汞对石墨的静态接触角为152.5±2°通过应用“点技术”也可以用于高温测量,液态金属在高温下的接触角等实际应用是有用的金属铸造、焊接和钎焊(188beat365体育 ]。

特别是,水星在介质衬底的接触角是微透镜的应用程序的一个重要参数(188beat365体育 ]、[188beat365体育 ]。沈et al。报道,行模式的接触角与各种重合度(每节线宽)汞使用光刻(188beat365体育 ]。随着重合度降低从1到0.3,接触角增加从142°- 158°。Latorreet al。报道说,汞对氧化硅晶片的接触角为137°8°的标准差(188beat365体育 ]。

最近,super-mercury-phobic表面与层次结构由Escobar演示et al。(188beat365体育 ]。热氧化创建金字塔与亚微米突起导致层次结构微/纳米结构如图188beat365体育 。硼掺杂金刚石表面的接触角与热氧化作用大于175°没有接触角滞后(图188beat365体育 )。

Super-lyophobic表面对镓基液态金属合金

无毒镓基液态金属最近感兴趣的,因为它有各种有利的属性,如更高的沸点,更高的温度和电导率对汞(188beat365体育 ]。二进制(共晶镓基获得合金(188beat365体育 ])和三元合金(如Galinstan®(188beat365体育 )研究了各种应用程序。然而,它有一个具有挑战性的问题是镓基表面的液态金属合金立即在空气中氧化和湿胎几乎任何表面(188beat365体育 ]。是一个关键问题不润湿super-lyophobic表面对镓基液态金属有非常有限的报告super-lyophobic镓基液态金属合金表面,可能由于强烈的镓基合金的润湿性。

为了防止润湿,刘et al。测量,在低于1 ppm氧气环境,纯粹的前进和后退接触角Galinstan®等各种基质钨、氮化硅、玻璃、聚对二甲苯,特富龙®,金云母和莫斯科。发现Galinstan®non-wettable在所有表面条件下。其中,莫斯科显示最高的163.6°,前进后退接触角为148.1°,导致最小的接触角滞后15.5°,随着底物具有较高的表面粗糙度比别人(188beat365体育 ]。

脱氧镓基液态金属合金是至关重要的对于某些应用程序(如微开关。然而,在其他应用程序如micro-cooling和fs,保持真正的液相镓基液态金属合金是不必要的。最近,我们测量的静态接触角氧化Galinstan®玻璃,Cytop,聚四氟乙烯,在空气环境中188beat365体育 ]。其中,聚四氟乙烯基板显示最高140.3°的接触角。然而,接触角的Galinstan®液滴被增加到152.5°使用盐酸蒸气去除氧化层。

此外,我们测试了功效的分层微/纳米super-hydrophobic薄膜形成技术镓基液态金属合金。与under-baked under-exposed光刻胶模具第3.2.4部分中解释,PDMS表面多尺度extured微柱阵列是捏造的。我们发现卡西和文策尔州以及过渡态如图188beat365体育 (188beat365体育 ]。此外,我们研究了lyophobicity各种球场距离范围内的50 ~ 525μm微/纳米层次微柱阵列通过测量接触和滑动天使(图188beat365体育 )。通过结合研究接触图像在不同音高距离微柱阵列微柱阵列的接触角与音高距离< 275μm(卡西州)高于微柱阵列的音高距离> 275μm(文策尔状态)。此外,滑动角微柱阵列与球场上可能只有获得距离< 275μm(卡西状态)。最高163°的静态接触角和滑动角最低17.4°175μm音高距离支柱数组实现。结果清楚地显示,高接触角和低滑动角了由于微/纳米层次纹理相结合的最佳距离。

最近进展的分级微/纳米结构人工super-hydrophobic表面和super-lyophobic表面对镓基液态金属合金进行了综述。作为自然的一个关键因素super-hydrophobic表面双微/纳米级表面,各种各样的材料和大量的制造方法进行了研究。其中,光学透明的人工super-hydrophobic表面是极大的兴趣在许多实际的自清洁表面的应用程序。SU-8和PDMS-based super-hydrophobic自清洁表面已经被证明是有前途的特色。证明了几组,这是至关重要的实现super-hydrophobic super-oleophobic表面一起在真实的应用程序中使用。

镓基液态金属合金是非常有趣的材料之一,有很大的潜力被利用在各种各样的新颖应用由于其独特的导电特征随着液体不断变形特征。由于其氧化问题,就有必要super-lyophobic表面氧化镓基液态金属。最近分层微/纳米结构已经应用到super-lyophobicity表面对镓基液体金属。预计,在接下来的几年里,许多未知的潜在使用液态金属设备的研究最新进展的基础上super-lyophobic表面。

作者要感谢李Dong-Weon Chonnam国立大学的博士和Wonjae崔在达拉斯德克萨斯大学的宝贵的技术/科学讨论和UTD洁净室员工的支持设备制造工作。作者也要感谢朝鲜(韩国)军队的财政支持。

作者和联系

1. 电气工程系,德克萨斯大学达拉斯,理查森,TX,美国

   Youngsam Yoon Daeyoung金& Jeong-Bong李

相应的作者

对应到Youngsam Yoon。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

YY开展研究工作和调查super-hydrophobic表面。DK进行研究和调查工作液体金属。JL监督所有研究工作和写作的手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。

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