【摘要】：仿生超疏水材料有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的實(shí)用價(jià)值,具有自清潔、油水分離、防腐蝕、減阻與集水、防覆冰、防霧、提升輪船浮力、電氣絕緣防閃絡(luò)、制做微流體器件等作用,可用于房屋建筑、水處理、金屬防護(hù)、流體減阻、航空航海、電力電子系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室芯片系統(tǒng)、生物醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域,一直是人們研究的熱點(diǎn)。防覆冰是超疏水材料主要應(yīng)用之一,表面積雪、覆冰是常見(jiàn)的自然現(xiàn)象,但是其有時(shí)給人們的日常生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重不便,甚至威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,帶來(lái)災(zāi)難。現(xiàn)行的除冰方式有很多種,如機(jī)械除冰、熱力除冰、化學(xué)噴灑除冰、超聲振動(dòng)除冰、電磁脈沖除冰等,這些基于熱力、電力、人力等被動(dòng)除冰方式不僅耗時(shí)耗力、耗能、效率低且成本昂貴,并不能從根本上解決這一問(wèn)題。超疏水表面可有效主動(dòng)地防止表面覆冰的發(fā)生,有望解決這一難題。本課題致力于超疏水表面的制備及其防覆冰性能的基礎(chǔ)研究,使用兩種激光技術(shù)對(duì)聚四氟乙烯表面進(jìn)行微加工制備超疏水表面,主要做了以下工作:(1)介紹了超疏水相關(guān)基礎(chǔ)理論、制備方法及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用,總結(jié)了超疏水材料表面粗糙結(jié)構(gòu)、粗糙顆粒尺度、機(jī)械強(qiáng)度及低溫高濕環(huán)境等幾個(gè)主要影響超疏水材料防覆冰性能的因素,針對(duì)目前難以消除的影響因素,引出并介紹了具有自遷移、易修復(fù)及自治愈性能的功能型超疏水材料,綜述了功能型超疏水材料的研究狀況。(2)飛秒激光技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)及各種材料的微納加工,使用鈦寶石飛秒激光對(duì)聚四氟乙烯表面進(jìn)行微加工,得到微溝槽結(jié)構(gòu),制備超疏水表面,研究了不同的溝槽間距對(duì)表面疏水性能及各向異性的影響。(3)使用二氧化碳?xì)怏w激光器對(duì)聚四氟乙烯表面進(jìn)行微加工制備超疏水表面,研究了激光加工不同條紋間距、不同加工次數(shù)及不同加工功率對(duì)表面形貌及浸潤(rùn)性的影響,接觸角最高達(dá)168.36°,還探究了其各向異性和自清潔性能。(4)使用自制的結(jié)冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)制備出的聚四氟乙烯超疏水表面的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水滴防覆冰性能進(jìn)行了探究,并結(jié)合一維傳熱理論和經(jīng)典成核理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
【圖文】：

到超疏水然，人類在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中不斷向自然學(xué)習(xí)，從而順應(yīng)與改展進(jìn)步。許多科學(xué)技術(shù)皆源自仿生。源于荷葉出淤泥而不染特始了對(duì)具有“荷葉效應(yīng)”超疏水材料的研究。1997 年，Barthlo葉表面具有超疏水和保持表面干凈的特性是由于表面微米級(jí)和低表面能蠟狀物質(zhì)共同作用的結(jié)果。而江雷院士課題組研究米級(jí)的乳突結(jié)構(gòu)上還存在納米結(jié)構(gòu)，他們認(rèn)為微納復(fù)合粗糙結(jié)面超疏水直接的原因[2]，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 水黽在水面及其腿部微納結(jié)構(gòu)圖 1-3 蟬翼及其超疏水表面微觀結(jié)構(gòu)疏水基礎(chǔ)理論oung’s 方程濕是固體界面由固-氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面的現(xiàn)象，而潤(rùn)濕性是指面鋪展的能力或傾向性。浸潤(rùn)性由物體表面的化學(xué)組成和微觀粗糙，，是反應(yīng)固體表面的重要特性之一[5]。固體表面浸潤(rùn)性通常用接觸
【學(xué)位授予單位】：湖北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249;TB306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2669874