Wang等人以液相超支化聚碳硅烷(LHBPCS)为前驱陶瓷聚合物,膨胀微球(EMS)为孔发泡剂,采用前驱体转化法制备了多孔碳化硅(SiC)陶瓷。该材料具有低导热系数,表现出优异的保温功能。在导电性能应用方面,多孔金属材料电极因良好的抗腐蚀性,也可用作电池中的电催化剂。例如,Aamir等人采用无粘结剂电共沉积技术在金属泡沫镍基板上制备高性能的V?O?-PANi复合材料作为电容器电极,多孔泡沫镍作为导电框架缩短了离子扩散路径,提高了复合电极性能,为高能量密度伪电容器开辟了新前景。Liu等人则以纤维素纳米纤维(CNF)为粘结剂、石墨烯纳米片(GNS)为导电介质、苯胺为基材,通过原位聚合法制备了复合气凝胶多孔导电材料。当CNF:GNS比为1:1时,该材料表现出优异的导电性能。Meng等人通过Triton X-100对石墨烯片进行非化学修饰制备出多孔石墨烯复合材料,发现修饰后石墨烯在海绵孔隙表面的分散性显著改善,当石墨烯/海绵纳米复合材料质量分数为0.79%时,导电能力最佳。

多孔材料普遍具有轻质高强度的特性,可有效减轻物件质量、节省资源并减少环境污染。Su等人采用压渗水淬法制备了多孔泡沫SiC陶瓷/Zr基金属玻璃互穿相复合材料,静态压缩试验表明其抗压强度随泡沫SiC孔隙密度增加而提升,表现出更高强度的表面特性。Zhao等人通过3D打印造孔模具制备了高孔隙率壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)蜂窝状支架,明胶涂层和交联处理显著提高了多孔支架的机械强度。Li等人制备的生物相容性蚕丝/丝素蛋白/明胶/聚乳酸多孔微球(S/SF/G/PLLA-PMs)复合多孔支架,可应用于大型动物软骨组织,其中PLLA-PMs能显著提升支架的机械强度。此外,多孔材料还具备吸能减震、隔音等优异性能。

超疏水表面通常指接触角大于150°的表面,水滴在其上近似呈圆球形。这类表面具有不同的粘附性:荷叶因表面微纳米粗糙结构和低表面能蜡质结晶的共同作用具有自清洁特性;水黾腿部超疏水纤毛可排开水,使其在水面滑行而不被浸湿,二者均属于滚动超疏水表面。壁虎脚面布满刚毛,通过范德华力产生高度黏附性,同时刚毛具有超疏水性,构成典型高黏附超疏水表面。蝴蝶翅膀、玫瑰花瓣、水稻叶、蝉翅、蚊子眼睛等生物表面也具备超疏水性能。
润湿性(Wettability)指液体在固体表面铺展的能力或倾向性。液滴在固体表面通常不会完全铺展,而是与表面形成一定接触角θ(固-液-气三相接触点处气-液切线与固-液接触线的夹角)。接触角越小,固体越亲水,润湿性越好;接触角越大,固体越疏水,润湿性越差。Young’s模型由英国学者T. Young于1805年提出,假设理想固体表面光滑、不变形,且表面化学成分均匀稳定。液滴在该表面形成的接触角是固、液、气三相表面张力平衡的结果,此时系统能量最小,液滴处于稳态或亚稳态。
在新理论、新技术的推动下,多孔材料的功能日益强大,结构愈发丰富,应用领域持续拓展。超疏水材料因其独特的润湿性能,在润湿状态变化、减阻、液滴弹跳、传热、蒸发、冷凝等方面展现出广泛的潜在应用前景。
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