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二氧化鈦的光致超雙親性

 

二氧化鈦的表面為親水表面,其與水的油漆本征接觸角為81°。1997年研究組上報道了二氧化鈦的表面具有可逆的紫外光誘導超雙親性現象,即經紫外光照射以后可使水和油在二氧化鈦的表面接觸角變為0°,可以完全鋪展,呈超雙親特性,但光照停止后,又可逐漸恢復到相對較疏水的81°。

二氧化鈦表面的這種紫外光誘導超雙親性的機理較復雜,經研究認為,這種光致超雙親性是不同于光催化性能的另一種表面光誘發效應,超雙親性是光照下表面結構變化引起的。在光照條件下,由于價帶電子的激發,在表面形成的三價鈦離子和氧空位可導致形成均勻分布的納米尺寸分離的親水和親油微區,由于水或油滴尺寸遠遠大于微區尺寸,可分別為親水區和親油區所吸附涂料,宏觀上表現出雙親特性,光照停止后,二氧化鈦恢復到基態性質,表面也逐漸恢復到原來的性質。這一現象的發現引起了人們極大興趣,科學家嘗試制備了具高粗糙度的特殊維納結構的二氧化鈦納米薄膜,它在光照下呈超雙親性,而在暗處呈現超雙疏性,實現了雙親性和雙疏性的光致互變。

即使在熱力學上是能被潤濕的,實際上也有可能潤濕不好,原因是動力學方面的,即潤濕速度,如果把粗糙表面的縫隙當作毛細管,黏度為液體流過半徑為r,長度為l的毛細管所需時間t可按下式計算,因為各種有機液體的表面張力相差不大,在毛細管尺寸地坪漆一定時,潤濕時間決定于和接觸角低黏度的液體可以很快防靜電漆潤濕這些孔隙,高黏度的則需很長的時間,如幾分鐘或幾小時。
 

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