二氧化钛的光致超双亲性

 

二氧化钛的表面为亲水表面,其与水的油漆本征接触角为81°。1997年研究组上报道了二氧化钛的表面具有可逆的紫外光诱导超双亲性现象,即经紫外光照射以后可使水和油在二氧化钛的表面接触角变为0°,可以完全铺展,呈超双亲特性,但光照停止后,又可逐渐恢复到相对较疏水的81°。

二氧化钛表面的这种紫外光诱导超双亲性的机理较复杂,经研究认为,这种光致超双亲性是不同于光催化性能的另一种表面光诱发效应,超双亲性是光照下表面结构变化引起的。在光照条件下,由于价带电子的激发,在表面形成的三价钛离子和氧空位可导致形成均匀分布的纳米尺寸分离的亲水和亲油微区,由于水或油滴尺寸远远大于微区尺寸,可分别为亲水区和亲油区所吸附涂料,宏观上表现出双亲特性,光照停止后,二氧化钛恢复到基态性质,表面也逐渐恢复到原来的性质。这一现象的发现引起了人们极大兴趣,科学家尝试制备了具高粗糙度的特殊维纳结构的二氧化钛纳米薄膜,它在光照下呈超双亲性,而在暗处呈现超双疏性,实现了双亲性和双疏性的光致互变。

即使在热力学上是能被润湿的,实际上也有可能润湿不好,原因是动力学方面的,即润湿速度,如果把粗糙表面的缝隙当作毛细管,黏度为液体流过半径为r,长度为l的毛细管所需时间t可按下式计算,因为各种有机液体的表面张力相差不大,在毛细管尺寸地坪漆一定时,润湿时间决定于和接触角低黏度的液体可以很快防静电漆润湿这些孔隙,高黏度的则需很长的时间,如几分钟或几小时。
 

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