学生姓名: 田子晗
所属学校: 南京航空航天大学附属高级中学
地区: 江苏 南京市
研究实践

仿生荷叶效应的超疏水镀层设计与电化学方法制作
----第三十一届江苏省青少年科技创新大赛 中学科技创新成果项目
项目编号 学科分类 竞赛组别 项目类型 代表队 关键词
CH203011T 化学 高中组 集体项目 江苏 润湿性 微细结构 仿生 电化学沉积 超疏水
项目简介:

在自然界中,水滴在荷叶表面几乎成球形,也就表明荷叶表面拥有疏水结构。通过查阅文献,发现目前制作超疏水表面的关键是在材料表面制作仿生的微细结构。于是,设想仿照荷叶表面设计制作一种具有疏水的仿生微细结构。在这个想法基础上,设计并制作一种能够与荷叶表面类似的超疏水镀层以达到疏水的性能。 本文创新地采用电化学沉积法来制作超疏水镀层。采用合适的NH4Cl溶液镀液成分成功制作了性能优异的超疏水镍镀层,研究了镀层的表面形貌,表面润湿性能及其转变机理。并确定了合适的添加剂浓度为100-150g/L。并发现NH4+和Cl-都有促进仿生荷叶表面结构的形成。通过添加不同浓度的NH4Cl溶液来探究铵溶液的浓度对形成类似荷叶团簇状表面的影响。同时发现新制作的镀层是超亲水的,在空气中静置一周后,自发地转变为超疏水。经过化学成分分析,发现镀层表面自发吸附的有机碳氢化合物降低了镀层的表面自由能,在表面形成疏水区域。

仿壁虎脚掌的高粘附性超亲水表面探究及制作
----第三十二届江苏省青少年科技创新大赛 中学科技创新成果项目
项目编号 学科分类 竞赛组别 项目类型 代表队 关键词
CH213016 化学 高中组 个人项目 江苏 润湿性 微细结构 仿生 电化学沉积 超亲水
项目简介:

本文以提高爬壁机器人的脚掌粘附能力为研究目标,采用磁场扫描电沉积技术在铜片上制备了稳定的超亲水性镍SiC镀层。将混合了Ni-SiC的粉末加入镀液中,磁场方向与电场方向平行。确定了合适的粉末浓度为4 g/L,磁场强度为150 mT。新制备的涂层具有较强的亲水性,在2s内完全湿润。在空气中放置12周后,涂层仍然是超亲水的。扫描电镜(SEM)图像显示表面有粗糙的分层结构和微间隙。分层结构的形成是磁场和电场共同作用的结果。此外,能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)在样品表面检测出了高表面能SiC。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,涂层没有过量的氧吸附和碳化硅吸附,可以保持超亲水性。