仿生法制备自清洁天然青石表面

大理大学学报 ›› 2021, Vol. 6 ›› Issue (6): 15-21.

仿生法制备自清洁天然青石表面

大理大学工程学院，云南大理671003

收稿日期:2020-08-03 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-29
通讯作者: 胡永茂，教授，博士，E-mail：yongmao_hu@dali.edu.cn。
作者简介:段卓琦，讲师，主要从事功能材料与器件研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目（11764003）；云南省教育厅科学研究基金项目（2020J0544；2018JS414）

Biomimetic Approach to Self-Cleaning Surfaces of Natural Qingshi Stone

College of Engineering, Dali University, Dali, Yunnan 671003, China

Received:2020-08-03 Online:2021-06-15 Published:2021-06-29

摘要/Abstract

摘要： 自清洁在天然石材表面保护方面具有重要应用价值。利用聚多巴胺的强黏附性和Al2O3表面Al—OH与烷基磷酸分子的亲水基团—P（O）（OH）2 在一定条件下发生缩合反应，生成P—O—Al共价键的特性，用多巴胺Tris-HCl溶液浸泡青石，在其表面生成聚多巴胺黏附层，再用Al2O3纳米颗粒、全氟烷基磷酸和无水乙醇混合液体浸泡，将氟化的Al2O3纳米颗粒黏附到青石表面，获得静态水接触角大于160°，滞后角小于20°的自清洁性能，扫描电子显微镜图像呈现出微/纳米粗糙结构的表面形貌。

关键词: 天然青石, 仿生法, 微/纳米粗糙结构, 自清洁

Abstract: Self-cleaning surfaces have significant applications in the protection of natural stone surfaces. Based on the strong adhesion of polydopamine and the condensation reaction between the Al—OH on the surface of Al2O3 and the —P（O）（OH）2 group of
alkylphosphoric acid form P—O—Al covalent bond, Qingshi stone was soaked in Tris-HCl solution of dopamine to form the adhesion
layer on its surface. A layer of fluorinated Al2O3 nanoparticles was constructed on the surface of the Qingshi stone by a soaking in
absolute ethyl alcohol dispersion contains Al2O3 nanoparticles and fluorophosphonic acid C10（FPA）. Water static contact angles bigger than 160° and hysteretic angles smaller than 20° were obtained on the self-cleaning surfaces. The SEM images of as-prepared Qingshi stone surfaces show a micro/nanoscale roughness.

Key words: natural Qingshi stone, biomimetic method, micro/nanoscale roughness, self-cleaning

段卓琦, 谢再新, 赵占强, 周豹, 李汝恒, 郑晓虹, 胡永茂. 仿生法制备自清洁天然青石表面[J]. 大理大学学报, 2021, 6(6): 15-21.

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