【摘要】：超疏水表面因其特殊的潤濕性質(zhì),在自清潔、防覆冰、防腐蝕、油水分離等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。超疏水性能是高粗糙度和低表面能兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果,因此構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)和降低表面能成為制備超疏水表面的關(guān)鍵。本課題制備了有機(jī)硅超疏水膜層,相比有機(jī)氟材料,有機(jī)硅材料既保證了低表面能,又經(jīng)濟(jì)環(huán)保,是最具應(yīng)用前景的超疏水原料。實(shí)驗(yàn)依次使用有機(jī)硅材料改性了氣相白炭黑、硅氣凝膠及修飾了鋁合金,制備了三種超疏水表面,調(diào)控表面粗糙度和組分確定了最佳工藝,提高了超疏水表面的穩(wěn)定性。1)改性氣相白炭黑:有機(jī)硅材料選用端羥基聚二甲基硅油(PDMS(OH)),在玻璃基底上制備超疏水膜層:發(fā)現(xiàn)添加20%改性劑、反應(yīng)48 h、pH=4,浸漬涂膜10次時(shí),表面的疏水性能最佳。使用能量色散光譜儀(EDS)分析,傅里葉紅外光譜分析測(cè)試(FTIR)確定表面基團(tuán),使用熱重分析了膜層復(fù)合物的熱穩(wěn)定性;使用耐磨測(cè)試,透光測(cè)試證明該種超疏水膜層透光性高,但機(jī)械穩(wěn)定性較差。2)改性硅氣凝膠:使用PDMS(OH)處理粉體,以玻璃為基底上制備超疏水膜層:發(fā)現(xiàn)以Na2Si O3和六甲基二硅氮烷制備的Ⅰ號(hào)硅氣凝膠粉體為原料,其超疏水性最佳;進(jìn)而結(jié)合電子封裝硅膠作為膜層和基底之間的“界面膠”,顯著提高了超疏水膜層的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。既保證了膜層的疏水性,且解決了常見超疏水膜層附著力差和機(jī)械強(qiáng)度低的問題。并結(jié)合FTIR及膜層微觀形貌,明確了PDMS(OH)的作用。3)修飾鋁合金:以刻蝕劑鹽酸和緩蝕劑十六烷基溴化銨(CTAB)刻蝕鋁合金,得到高粗糙度的表面結(jié)構(gòu);以辛基三乙氧基硅烷為表面修飾劑,在鋁合金上制備了超疏水表面:發(fā)現(xiàn)刻蝕時(shí)間為30 min,刻蝕劑濃度為3 mol/L,修飾時(shí)間為24 h疏水性能最佳。使用耐磨性測(cè)試表明該表面具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性。使用X射線光電子能譜分析(XPS)測(cè)試表征了表面組分。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論1.1 前 言大自然界有很多超疏水的實(shí)例，例如荷花的“出淤泥而不染，濯清漣而妖”[1]，昆蟲水黽可以在水上行走，鳥類羽毛不會(huì)被雨水沾濕等等。這些自然的超疏水現(xiàn)象被稱為“荷葉現(xiàn)象”，在現(xiàn)代的科學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注。

圖 1-2 a) Wenzel 模型， b) Cassie-Baxter 模型度 r=實(shí)際面積/投影面積，因此，，在 Wenzel 方程中，界表達(dá)：cos = ( ) = cos -2 中，θ 稱為本征接觸角，θw 稱為表觀接觸角。el 模型中，表面粗糙度既可以促進(jìn)親水性也可以增加界表面物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。Wenzel 方程說明了均相粗糙表面觸角的關(guān)系，但固體表面為非均相粗糙表面時(shí)，Wenze，Cassie，Baxter 對(duì) Wenzel 的工作進(jìn)行了拓展和改進(jìn)[1將實(shí)際中粗糙不均勾的固體表面看成一個(gè)固體和氣體的表面的接觸定義為復(fù)合接觸。假定復(fù)合表面由兩種組分組分 2，這兩種不同組分的表面是用極小塊的方式均勻滴對(duì)于組分 1, 2 的本征接觸角分別為 θ1和 θ2，組分 1, 2分別為 f1和 f2，f1+f2=1,此時(shí)，方程轉(zhuǎn)變?yōu)?
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2528174