基于木质结构模板的超疏水表面的制备及性能研究的任务书.docx

基于木质结构模板的超疏水表面的制备及性能研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
近年来，超疏水表面的制备和应用研究发展迅速。超疏水表面被定义为接触角大于150度的表面，具有优异的液体防污、自清洁、降低液体表面张力等特性，已广泛应用于防污涂料、自清洁材料、微流控系统等方面。然而，现有的超疏水表面制备方法大多数需要有机合成、高温加工等条件，造成成本较高、环境污染等问题。
基于木质结构模板的制备方法能够通过绿色、可持续的方式制备超疏水表面。木材本身就具有优异的超疏水性，因此木材表面提供的天然模板可作为模板，结合表层修饰技术，可制备出具有优异水-油分离、吸附、吸附性能的超疏水表面。因此，具有很大的应用潜力。本课题旨在基于木质结构模板，研究超疏水表面的制备及性能，并探讨其应用潜力。
二、研究内容和方案
1.树木表面结构模板的提取和分析
以松树、槐树等木材为研究对象，采用扫描电子显微镜（SEM）和接触角测量等方法对树木表面结构进行形貌和理化性质分析，提取同一种或不同种类的树木表面天然模板。
2.超疏水材料的制备与优化
将所提取的天然模板作为制备超疏水表面的模板，采用溶液浸渍、染色、热压等方法制备超疏水材料。通过改变染色剂、溶剂、浸渍时间等参数，优化制备工艺，探究各种因素对超疏水性能的影响，并评价制备材料的性能。
3.超疏水表面性能评价
采用接触角测量仪、扫描电子显微镜、自清洁性能测试等方法对制备的超疏水材料的表面形貌、涂层稳定性、液体防污等性能进行评价，以期得到具有优异性能的超疏水表面。
三、研究计划和进度
1.第1-3个月：对松树、槐树等木材表面进行形貌和理化性质分析，并提取天然模板，建立模板库。
2.第4-6个月：根据所提取的天然模板，采用溶液浸渍、染色、热压等方法制备超疏水材料，并进行性能评价。
3.第7-8个月：优化制备工艺，通过改变染色剂、溶剂、浸渍时间等参数，探究各种因素对超疏水性能的影响。
4.第9-11个月：对优化后的制备工艺进行稳定性评价，进一步评估超疏水材料的性能。
5.第12个月：总结研究成果，撰写学术论文并进行论文答辩。
四、研究条件和预算
1.研究条件：所需实验室仪器设备包括扫描电子显微镜、接触角测量仪、高温高压固相反应器等。
2.预算：所需经费包括实验用品、实验设备维护及仪器设备购置等预算，总计50万元。
五、预期成果
1.提取并分析多种不同树木表面天然模板，建立模板库。
2.成功制备基于木质结构模板的超疏水材料，并对其性能进行评价。
3.探究制备超疏水材料的优化工艺，得到具有优异性能的超疏水表面。
4.发表学术论文2篇，授权发明专利1项。
六、研究团队和分工
本课题研究团队由6名研究生和2名指导教师组成，其中2名研究生从事树木表面结构模板的提取和分析，2名研究生从事超疏水材料的制备与优化，2名研究生从事超疏水表面性能评价。两名指导教师共同指导和管理课题研究。
七、预期的研究结果和意义
本课题旨在基于木质结构模板，研究超疏水表面的制备及性能，并探讨其应用潜力。预期能够提取并分析出多种不同树木表面天然模板，成功制备超疏水材料，并得到具有优异性能的超疏水表面。研究成果将对超疏水材料制备技术的发展、新型材料的应用等领域具有广泛的意义和应用价值。