發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 00:35

　　 超疏水表面指的是液滴接觸角大于150度同時(shí)滾動(dòng)角小于10度的表面。超疏水表面具有流體減阻、防冰、自潔凈和表面緩蝕等特點(diǎn)。所以超疏水表面的應(yīng)用在生活、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)等各種場(chǎng)合都具有很大潛力。然而,目前的超疏水表面加工技術(shù)受著制取過(guò)程繁復(fù)、儀器價(jià)格高昂、較大面積生產(chǎn)困難等制約。這些問(wèn)題阻礙了超疏水表面的廣泛應(yīng)用。金屬鋁及其合金具備較好的材料性能,從而它們得到了普遍使用。以簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的方式在金屬鋁基體上制得超疏水表面,對(duì)于促進(jìn)超疏水表面的發(fā)展與應(yīng)用有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)作用。論文依據(jù)化學(xué)蝕刻法提出簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效的新思路制得了超疏水鋁合金。在一定濃度的鹽酸溶液中僅利用一步化學(xué)蝕刻構(gòu)建出微米級(jí)孔洞粗糙結(jié)構(gòu),在140℃恒熱高溫下加熱5min構(gòu)建出具有凹角形貌的微-納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)。制備出的樣品表面實(shí)現(xiàn)了超疏水性能,與水的接觸角達(dá)到167.2度,滾動(dòng)角度僅為2.3度。采用接觸角測(cè)量?jī)x、掃描電子顯微鏡及能譜儀對(duì)制得的超疏水鋁合金樣品表面的潤(rùn)濕性、微觀結(jié)構(gòu)和組成成分進(jìn)行表征。從微觀結(jié)構(gòu)方面對(duì)超疏水鋁合金表面的超疏水性能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,適合的微結(jié)構(gòu)即微-納米雙重復(fù)合結(jié)粗糙構(gòu)是樣品達(dá)到超疏水的重要原因。為探究制備的超疏水鋁合金樣品的穩(wěn)定性和耐久性,通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和浸泡實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn),制備的超疏水鋁合金樣品的接觸角始終大于150度,證明制備的超疏水鋁合金樣品表面具有很好的穩(wěn)定性和耐久性。為探究制備鋁合金基體超疏水表面的最優(yōu)反應(yīng)條件,基于正交試驗(yàn),分析了蝕刻液濃度,刻蝕時(shí)間、加熱溫度和加熱時(shí)間對(duì)獲得鋁合金超疏水疏水性的影響,通過(guò)L_(16)(4~4)正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并得到影響制備超疏水鋁合金表面因素的主次順序?yàn)榧訜釡囟�、刻蝕時(shí)間、刻蝕液濃度和加熱時(shí)間。確定的最優(yōu)組合為:V(HCL):V(H_2O)=1:5,刻蝕10min,140℃高溫處理5min。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 超疏水表面的定義
    1.2 自然界中超疏水現(xiàn)象
    1.3 超疏水表面制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 電沉積法
    1.5 溶液浸泡法
        1.5.1 化學(xué)氣相沉積法
        1.5.2 物理氣相沉積法
        1.5.3 機(jī)械加工法
        1.5.4 激光刻蝕法
        1.5.5 溶膠-凝膠法
        1.5.6 等離子體刻蝕法
        1.5.7 模板法
        1.5.8 其它方法
    1.6 制備超疏水表面技術(shù)中尚存在的問(wèn)題
    1.7 超疏水表面技術(shù)發(fā)展前景
2 超疏水表面的相關(guān)理論
    2.1 靜態(tài)接觸角
        2.1.1 理想狀態(tài)下的接觸角方程——Young氏方程
        2.1.2 水滴在粗糙固體表面接觸的Wenzel模式
        2.1.3 水滴在粗糙固體表面接觸的Cassie模式
        2.1.4 Wenzel模式和Cassie模式之間的關(guān)系
    2.2 接觸角滯后
    2.3 水滴在固體表面上的滾動(dòng)角
    2.4 超疏水表面的構(gòu)筑策略
        2.4.1 表面微觀幾何結(jié)構(gòu)
        2.4.2 低表面能修飾
3 一步化學(xué)刻蝕法制備鋁合金基超疏水表面
    3.1 引言
    3.2 制備裝置與表征儀器
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與裝置
        3.2.2 超疏水表面的表征
    3.3 超疏水鋁合金表面的制備過(guò)程
        3.3.1 微米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)表面的制備
        3.3.2 納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)表面的制備
    3.4 超疏水鋁合金表面的表征
        3.4.1 表面潤(rùn)濕性
        3.4.2 表面微觀形貌
        3.4.3 表面化學(xué)元素
        3.4.4 表面微結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理
    3.5 超疏水表面的穩(wěn)定性分析
    3.6 本章小結(jié)
4 制備超疏水鋁合金表面相關(guān)參數(shù)的選擇
    4.1 正交試驗(yàn)法
        4.1.1 正交試驗(yàn)法的基本概念
        4.1.2 正交試驗(yàn)法的基本原理
        4.1.3 正交表及其基本性質(zhì)
        4.1.4 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序
    4.2 鋁合金超疏水表面正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.3 正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)組合的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 任露泉;田喜梅;李建橋;;國(guó)際仿生工程研究動(dòng)向與發(fā)展[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2011年02期

2 張鴻海;謝丹;劉勝;甘志銀;;基于荷花效應(yīng)的雙微觀超疏水表面制作技術(shù)研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2009年02期

3 曲愛(ài)蘭;文秀芳;皮丕輝;程江;楊卓如;;復(fù)合SiO_2粒子涂膜表面的超疏水性研究[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2008年02期

4 粟常紅;陳慶民;;仿荷葉表面研究進(jìn)展[J];化學(xué)通報(bào);2008年01期

5 高雪峰;江雷;;天然超疏水生物表面研究的新進(jìn)展[J];物理;2006年07期

6 朱亮;馮焱穎;葉雄英;武雁斌;周兆英;;粗糙表面的可控潤(rùn)濕性研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

7 管自生,張強(qiáng);激光刻蝕硅表面的形貌及其對(duì)浸潤(rùn)性的影響[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2005年10期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 吳潔;張友法;余新泉;;金屬仿生超疏水表面的制備及應(yīng)用[A];紀(jì)念《金屬制品》創(chuàng)刊40周年暨2012年金屬制品行業(yè)技術(shù)信息交流會(huì)論文集[C];2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 喻s

本文編號(hào)：2834454