發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 14:41

  本文關(guān)鍵詞：大氣壓等離子體氣相沉積制備超疏水表面及其防冰研究

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【摘要】：隨著科技的進(jìn)步,大氣壓等離子體技術(shù)在基礎(chǔ)及應(yīng)用研究方面都得到迅速的發(fā)展,制備超疏水性表面是其中較熱門的研究方向。大氣壓等離子體技術(shù)在開放環(huán)境下制備超疏水薄膜,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能量消耗少、易操作等眾多優(yōu)點(diǎn)。超疏水性表面具有特殊的的應(yīng)用,如自清潔、防腐蝕、防覆冰等。本文采用大氣壓等離子體氣相沉積方法制備超疏水薄膜,并研究超疏水薄膜在低溫條件下的預(yù)防覆冰效果,主要內(nèi)容包括:(1)介紹了本文的研究背景及防覆冰的多種傳統(tǒng)方法,并指出超疏水表面是一種潛在有效的覆冰預(yù)防手段。另外簡(jiǎn)要介紹了超疏水性表面的理論模型及影響因素,對(duì)“荷葉效應(yīng)”等自然界超疏水性狀態(tài)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,得出表面微觀結(jié)構(gòu)對(duì)疏水特性影響很大。同時(shí)對(duì)制備超疏水性表面的各種方法做了簡(jiǎn)要介紹,以及說明本文選擇大氣壓等離子體氣相沉積方法制備超疏水性表面的原因。(2)設(shè)計(jì)了一套大氣壓等離子體氣相沉積裝置,其中等離子體射流源由針-管介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)組成。通過此裝置成功制備出超疏水性薄膜,薄膜表面接觸角高達(dá)160度,滾動(dòng)角低于3度。調(diào)節(jié)制備參數(shù)發(fā)現(xiàn)在低電壓幅值、低間距、高單體流量的條件下薄膜的疏水效果最佳;同時(shí)對(duì)氣相沉積過程中的等離子體放電特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,伏安特性和功率顯示沉積過程中放電較穩(wěn)定;輻射光譜(OES)測(cè)試表明六甲基二硅氮烷(HMDSN)單體在放電作用下被裂解并與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生大量C-H、C-O等基團(tuán)沉積在玻璃基底表面;使用熱成像儀對(duì)玻璃基底溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果表明基底溫度越低制備的薄膜質(zhì)量越好。(3)表面形貌測(cè)試表明制備的超疏水薄膜具有類似荷葉的微納米凸起微觀結(jié)構(gòu),并具有較高粗糙度(相比較于普通玻璃表面,粗糙度提高兩個(gè)量級(jí));表面化學(xué)成分測(cè)試結(jié)果表明超疏水薄膜含有大量低表面能的疏水基團(tuán),薄膜具有極低的表面能。(4)自清潔能力是超疏水性表面的一個(gè)重要性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),水滴在超疏水性表面滾落過程中可以將污穢攜帶走,達(dá)到清洗效果;同時(shí),防腐蝕是超疏水性表面的另一個(gè)重要性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的超疏水薄膜能夠有效預(yù)防強(qiáng)酸強(qiáng)堿的腐蝕作用,保護(hù)基底并達(dá)到防腐蝕效果。(5)最后本文基于制備的超疏水表面,對(duì)預(yù)防覆冰展開了實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)低溫情況下超疏水表面能夠有效延長(zhǎng)靜止水滴的結(jié)冰時(shí)間,當(dāng)玻璃基底稍微傾斜時(shí)、在重力作用下水滴極易從超疏水表面滑落,能夠顯著預(yù)防表面覆冰的發(fā)生。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),超疏水表面的覆冰預(yù)防效果與環(huán)境的溫度、濕度直接相關(guān),濕度較大情況下由于表面易發(fā)生結(jié)霜,導(dǎo)致表面逐漸結(jié)冰。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2

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1 陽欽;離子氣相沉積鋁[J];防腐包裝;1979年04期

2 李沐山;用氣相沉積法制取鎢制品[J];稀有金屬與硬質(zhì)合金;1990年01期

3 ;碳化，

本文編號(hào)：1292356