水黾多腿并排表面的疏水性能

doi:10.7503/cjcu20140322

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (8): 1726.doi: 10.7503/cjcu20140322

水黾多腿并排表面的疏水性能

田为军, 张兴旺, 王骥月, 丛茜()

吉林大学工程仿生教育部重点实验室, 长春 130022

收稿日期:2014-04-08 出版日期:2014-08-10 发布日期:2019-08-01
作者简介:联系人简介: 丛茜, 女, 博士, 教授, 主要从事超疏水表面和工程仿生学的研究. E-mail: congqian@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 51375205)资助

Surface Properties of Hydrophobic Side by Side Water Strider Legs^†

TIAN Weijun, ZHANG Xingwang, WANG Jiyue, CONG Qian^*()

Key Laboratory of Bionic Engineering, Ministry of Education, Jilin University, Changchun, 130022, China

Received:2014-04-08 Online:2014-08-10 Published:2019-08-01
Contact: CONG Qian E-mail:congqian@jlu.edu.cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No. 51375205).

摘要/Abstract

摘要：

通过体视显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱对水黾腿表面的形态、结构和成分进行了定性定量研究, 采用视频光学接触角测量仪以及Cassie模型对水黾多腿并排的表面润湿性能进行了测量与分析. 结果表明, 水黾腿表面均匀分布有刚毛, 刚毛表面有螺旋状沟壑; 水黾多腿并排后的表面接触角达(152.9±1.0)°, 表明该表面具有超疏水性; Cassie模型计算结果表明, 水黾多腿并排后的超疏水性是其腿部表面有机物质和表面微观结构耦合作用的结果, 并排测量方式对其影响较小.

关键词: 水黾, 表面超疏水, 耦合作用, 润湿性

Abstract:

Stereoscopic microscope, scanning electron microscope(SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) and optical contact angle measuring instrument were adopted to study the morphology, structure and composition of water strider’s legs. Optical contact angle measuring instrument and Cassie model were used to study and analyze the wetting properties of side-by-side water strider’s leg surface. The results show that the leg is covered with large numbers of tiny chitinous setae and the surfaces of the setae are marked with helical grooves. The contact angle is (152.9±1.0)°. It indicates that side-by-side legs own the superhydrophobicity, and the Cassie model results indicate that the superhydrophobicity of side-by-side water strider’s leg is induced by the multivariate coupling of organic matter, microstructure, and has no relationship with the arrangement of legs.

Key words: Water strider, Superhydrophobicity, Coupling, Wettability

中图分类号:

O647.5

TrendMD:

田为军, 张兴旺, 王骥月, 丛茜. 水黾多腿并排表面的疏水性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(8): 1726.

TIAN Weijun, ZHANG Xingwang, WANG Jiyue, CONG Qian. Surface Properties of Hydrophobic Side by Side Water Strider Legs^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(8): 1726.

图/表 9

Fig.1 Stereo microscope image of water strider’s leg

Fig.2 SEM images of water strider’s leg surface with different magnifications

Fig.3 Stereoscopic microscope image of side-by-side legs

Fig.4 FTIR spectrum of water strider’s legs

Fig.5 Contact angles(CA) of the surface (A) Unprocessed; soaking time in ethanol/h: (B) 1, (C) 2, (D) 3, (E)12; (F) without seta.

Fig.6 Water drop on the surface of individual leg

Fig.7 Contact model of water and the side by side legs without seta

Fig.8 Contact model of water and the setae

Fig.9 Contact model of coupling surface

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