仿生納米錐結(jié)構(gòu)表面的制備與表征.pdf

1、蟬翼表面僅僅依靠納米錐就能高效的殺死細菌，這種新發(fā)現(xiàn)在殺菌表面設計領域有極大的潛能。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，殺菌原理主要是靠錐的結(jié)構(gòu)形態(tài)，滅菌效果與錐間距和錐的高徑比以及有序性有關，錐間距約為170nm，高徑比越大，殺菌效率也就越高。關于制備納米錐結(jié)構(gòu)表面的方法有很多，但是這些方法中有些太耗時，有的太昂貴或者納米錐序列不是很有序，如何快速廉價的制備出有序的仿蟬翼納米錐序列是目前亟需解決的關鍵問題。
　　針對傳統(tǒng)制備納米錐方法的缺陷，本文從理

2、論上分析了纖維拉絲技術制備玻璃納米錐的工藝過程，這種工藝過程類似于傳統(tǒng)制備玻璃光纖的棒管法工藝，需要的實驗設備主要是纖維拉絲塔，包括送料裝置、融化系統(tǒng)以及定長切割系統(tǒng)等。經(jīng)過理論研究發(fā)現(xiàn)，首先這種方法對玻璃的材質(zhì)要求較高，需要采用硼硅酸鹽玻璃，選擇尺寸合適的玻璃棒和玻璃管，制成預制棒，比如肖特玻璃8487和8330，這兩種玻璃軟化溫度相近，熱膨脹系數(shù)相近但是對于HF酸的刻蝕反應速率不同；其次，當拉伸比為225時，拉伸四次，然后通過化學腐

3、蝕即可得到高度有序的玻璃納米錐。
　　另一方面，通過更加簡單的陽極氧化和納米熱壓印相結(jié)合的方法在最常用的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面構(gòu)筑出仿蟬翼納米錐序列。實驗的關鍵之處在于倒錐形有序多孔陽極氧化鋁（AAO，porous anodic aluminum oxide）模板的制備，首先通過硬質(zhì)陽極氧化（HA，hard anodization）在高純鋁片表面得到高度有序的納米凹坑序列，控制電壓大小以及電解液的組成來控制電流密度

4、的大小，這種納米凹坑呈六邊形密堆積，主要起著聚集電荷、快速長孔以及提高下一步氧化小孔的有序性；其次，本文采用軟質(zhì)陽極氧化（MA，mild anodization）和磷酸擴孔交替進行的方式，在具有凹坑序列的鋁片表面快速生長出高度有序的倒錐形AAO小孔序列，小孔間距約180nm，比較吻合蟬翼表面錐間距170nm這個數(shù)量值。最后本文以倒錐形AAO為模板，采用熱壓印的方法，將AAO模板上的倒錐形結(jié)構(gòu)復制到PMMA表面上，并通過熱的NaOH進行腐