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(xì)菌，這種新發(fā)現(xiàn)在殺菌表面設(shè)計(jì)領(lǐng)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(guān)，錐間距約為170nm，高徑比越大，殺菌效率也就越高。關(guān)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(shí)，有的太昂貴或者納米錐序列不是很有序，如何快速廉價(jià)的制備出有序的仿蟬翼納米錐序列是目前亟需解決的關(guān)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(shù)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(shí)驗(yàn)設(shè)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(yù)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(yīng)速率不同；其次，當(dāng)拉伸比為225時(shí)，拉伸四次，然后通過化學(xué)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(shí)驗(yàn)的關(guān)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(kuò)孔交替進(jìn)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(gè)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(fù)制到PMMA表面上，并通過熱的NaOH進(jìn)行腐