[00120762]功能氧化物纳米薄膜表面构造与仿生润湿性能研究

本成果紧密结合国家战略（纳米材料与技术）以及江西省地方经济（新型功能材料）对功能纳米材料的重大需求,以功能氧化物为主要研究对象,同时兼顾金属/合金材料及其表面氧化腐蚀,系统研究了功能氧化物材料表面与界面微纳结构的理论设计、制备加工、电子结构与仿生润湿性,为金属氧化物在催化、能源、电子、仿生等领域的开拓应用提供了有价值的理论和实验依据。自项目研究以来,受到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金和南昌航空大学的科研立项支持,在国际学术刊物上发表了60多篇SCI学术论文,被他人引用600余次。 本成果的主要研究内容包括了：金属氧化物薄膜不同结构层次的制备、表面构造、微观分析表征;金属氧化物材料表界面化学组分、晶体结构、稳定性、电子结构及其变化规律;金属氧化物纳米材料表面的超亲水/疏水处理及其油水分离、抗覆冰、抗结霜等仿生应用。归纳起来,主要有以下三点结论： （1）成功制备出了具有极性特征的金属氧化物单晶薄膜,探索了极性薄膜表面的极性不稳定性及其物理机制,发现了极性薄膜表面奇异的电子结构特征及其潜在应用价值。主要制备出了ZnO（0001）、MgO（111）、FeO（111）等极性薄膜,探索出了既能有效抑制小面、缺陷和重构产生,又能保持极性薄膜稳定的制备方法;在理论上揭示了FexOy、ZnO等极性薄膜的稳定机制和表面吸附特征;发现了贵金属（金、银）原子和水分子在极性薄膜表面的吸附和生长特征。 （2）在成功制备各种金属氧化物纳米材料（阵列、量子点、晶须等）的基础上,发现了表面/界面电子功函数随吸附层种类和微纳结构参量的变化规律,并首次提出了用避雷针效应来理解功函数与微纳结构之间的变化规律。 （3）探索了金属氧化物纳米结构材料在仿生润湿性领域的开拓应用,构建了多功能/性能的依赖关系及优化设计等。以理论分析和设计原理为指导,模仿生物学分形微结构,利用材料自生长、电化学腐蚀、以及表面覆膜改性等开发出了若干经济实用、稳定性好、耐久性强的超亲水/疏水性表面的新方法,并进一步延伸到了表面自清洁、防腐、油水分离、抗覆冰、抗结霜等应用领域。