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微球构筑的仿生减阻防污涂层的研究的任务书
任务书：微球构筑的仿生减阻防污涂层的研究
一、研究背景与意义
防污涂层的研究与应用已成为当前功能性材料的重点领域之一。传统的防污涂层通常采用化学方法来减少污物与表面的黏附，在实际应用中具有一定的局限性。近年来，仿生学理论被引入到功能材料领域中，通过借鉴生物界的优异特性来设计和制备形态复杂、功能多样的材料，逐渐成为防污涂层研究的新方向。
减阻防污涂层是防污涂层中的重要分支，有着广泛的应用前景。受到微生物附着研究的启发，利用微球去除生物附着的方法被提出。与传统方法相比，微球构筑的减阻防污涂层具有以下优势：（1）可通过简单加工方法获得形态各异的微球；（2）具有复合效应，可同时减少阻力和减轻附着；（3）表面平整度高，具有较好的抗紫外线性能。
因此，本研究旨在通过微球构筑的仿生减阻防污涂层的研究，设计制备高效的防污涂层材料，探索微球的形态参数对涂层性能的影响及其机制，促进防污涂层领域的进一步发展。
二、研究内容：
（一）微球形态设计与制备：
根据仿生学理论，设计不同几何形状的微球，包括球形、羽毛状等形态，通过均相聚合、油水两相反应等多种方法制备微球。
（二）微球构筑的仿生减阻防污涂层制备：
将微球均匀分散于聚氨酯涂料中，通过刷涂、喷涂等方法，在金属晶片表面构筑仿生减阻防污涂层。
（三）涂层性能测试：
通过扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对涂层形貌和结构进行表征；通过接触角测量仪、Tafel极化曲线仪、电化学阻抗谱（EIS）等仪器测量涂层表面性能、耐蚀性和电化学性能；通过动态液面测量系统测量涂层的接触角和液滴滑动角，评估涂层的减阻性和抗污性能。
（四）机理研究：
通过量子力学仿真、分子动力学模拟等方法，分析微球对液体流动、分离和表面张力的影响，探究微球构筑的仿生减阻防污涂层的机理。
三、研究计划与进度：
第一年：
1.系统梳理微球构筑的仿生减阻防污涂层的研究现状，设计方案并确定材料和仪器设备需求；
2.设计不同几何形状的微球，通过均相聚合、油水两相反应等多种方法制备微球；
3.将制备好的微球均匀分散于聚氨酯涂料中，通过刷涂、喷涂等方法，在金属晶片表面构筑仿生减阻防污涂层。
第二年：
1.对制备的仿生减阻防污涂层进行表征，包括扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等技术的应用，评估涂层质量和形态；
2.测量涂层的接触角和液滴滑动角，评估涂层的减阻性和抗污性能；
3.利用Tafel极化曲线仪、电化学阻抗谱（EIS）等仪器测量涂层表面性能、耐蚀性和电化学性能。
第三年：
1.进一步分析涂层的抗污性能和减阻性能，通过动态液面测量系统测量涂层的接触角和液滴滑动角，评估涂层的减阻性和抗污性能；
2.通过量子力学仿真、分子动力学模拟等方法，分析微球对液体流动、分离和表面张力的影响，探究微球构筑的仿生减阻防污涂层的机理。
四、经费预算：
本研究所需经费如下：
材料费：30万元
设备费：20万元
差旅费：5万元
合计：55万元
五、预期成果：
1.制备一种形态复杂、功能多样的微球，为功能性材料领域建立新的工艺。
2.设计制备一种高效的仿生减阻防污涂层，为该领域的发展提供新的思路和方法。
3.生产出性能优良的防污涂层原型。
4.对于涂层的性能机理进行深入研究，为后续的研究提供理论依据。
六、参考文献：
(1)Chen,J.,Liu,C.,Wang,S.,&Li,S.(2017).Bioinspiredmaterialswithspecialwettability.ChemicalSocietyReviews,46(10),2984-3012.
(2)Li,Q.,Zheng,Y.,Liu,Y.,Yang,J.,Wang,Z.,&Yi,Z.(2019).Transportenhancementpropertiesofmicro-ball–constructedsuperoleophobicsurfaces.JournalofColloidandInterfaceScience,549,9-16.
(3)Liu,Y.,Li,Q.,Zheng,Y.,Yang,J.,&Yi,Z.(2018).Effectsofmicroballs'morphologyonthewettabilityofthemicroball-constructedsuperoleophobicsurface.JournalofColloidandInterfaceScience,521,238-245.