在自然界中許多動植物都表現(xiàn)出超疏水性,最常見的就是“出淤泥而不染”的荷葉、將露水凝結成珠的稻葉、雨打不濕的蝴蝶翅膀等等,科研工作者通過仿生技術,將這種特殊的表面潤濕現(xiàn)象應用到諸如自清潔、油水分離、防霜凍和耐腐蝕等方面。本文通過模仿稻葉和荷葉的微觀結構來制備超疏水表面,所選材料為金屬銅,銅具有良好的導電導熱性、耐腐蝕等優(yōu)良性能,在半導體、建筑等工業(yè)生產中普遍應用,具有廣闊的發(fā)展和應用前景,所以,研究它具有現(xiàn)實意義和應用價值。目前制備超疏水表面的方法眾多,比如電化學沉積法、模板法、溶膠凝膠法等,在眾多方法中,基本都是先在材料表面構造一定的粗糙度,然后用低表面能的物質進行修飾,尤其是在金屬材料表面構造超疏水表面,因其具有較高的表面能,更需要借助外來修飾劑進行表面處理,所以很少有人能直接在金屬表面構建超疏水表面,而本文所采取的方法就可以不加修飾劑直接制備銅基超疏水表面,因此更具有理論研究價值。本文通過劃刻法與電刷鍍相結合、激光加工法兩種方法在金屬銅表面成功制備出超疏水表面,通過掃描電子顯微鏡進行微觀形貌觀察,通過X射線衍射儀和X射線光電子能譜儀進行結構和成分檢測,通過光學接觸角測量儀進行接觸角... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 固體表面的浸潤性
        1.2.1 表面潤濕性的相關概念
        1.2.2 光滑表面的Young理論
        1.2.3 粗糙表面的Wenzel理論
        1.2.4 粗糙表面的Cassie理論
        1.2.5 Cassie-Wenzel過渡態(tài)
    1.3 自然界中的超疏水現(xiàn)象
        1.3.1 荷葉
        1.3.2 稻葉
        1.3.3 蝴蝶翅膀
        1.3.4 水黽腿
    1.4 超疏水表面的制備方法
        1.4.1 電化學沉積法
        1.4.2 模板法
        1.4.3 溶膠凝膠法
        1.4.4 激光加工法
    1.5 超疏水表面的應用
        1.5.1 在自清潔方面的應用
        1.5.2 在抗腐蝕方面的應用
        1.5.3 在流體減阻方面的應用
        1.5.4 在油水分離方面的應用
    1.6 選題的來源與意義
第2章 超疏水樣品的制備與表征
    2.1 引言
    2.2 實驗所需材料與設備
        2.2.1 實驗所需材料
        2.2.2 實驗所需設備
            2.2.2.1 機械劃刻設備
            2.2.2.2 激光加工設備
            2.2.2.3 電刷鍍設備
    2.3 超疏水銅膜的制備
        2.3.1 基體的預處理
            2.3.1.1 機械劃刻
            2.3.1.2 激光加工
        2.3.2 電刷鍍處理
            2.3.2.1 電刷鍍鍍液配制
            2.3.2.2 電刷鍍基本原理
            2.3.2.2 電刷鍍基本工藝過程
        2.3.3 熱處理
    2.4 樣品表征
        2.4.1 樣品表面形貌分析
        2.4.2 樣品晶體結構分析
        2.4.3 樣品化學成分析
        2.4.4 樣品潤濕性能分析
        2.4.5 樣品耐腐蝕性能分析
第3章 劃刻法與電刷鍍相結合制備超疏水表面及潤濕性研究
    3.1 引言
    3.2 超疏水銅膜的制備
        3.2.1 機械劃刻與電刷鍍相結合制備超疏水銅膜
        3.2.2 激光標刻與電刷鍍相結合制備超疏水銅膜
    3.3 超疏水銅膜的表征分析
        3.3.1 表面微觀形貌分析
        3.3.2 晶體結構和成分分析
        3.3.3 潤濕性能分析
            3.3.3.1 靜態(tài)潤濕行為分析
            3.3.3.2 動態(tài)潤濕行為分析
    3.4 本章小結
第4章 激光加工制備具有紋理結構的超疏水表面及應用分析
    4.1 引言
    4.2 超疏水樣品的制備
    4.3 超疏水樣品的表征分析
        4.3.1 表面微觀形貌分析
            4.3.1.1 標刻步長對表面形貌的影響
            4.3.1.2 標刻功率對表面形貌的影響
            4.3.1.3 標刻速度對表面形貌的影響
        4.3.2 晶體結構和成分分析
        4.3.3 潤濕行為分析
            4.3.3.1 標刻參數(shù)對潤濕性的影響
            4.3.3.2 熱處理時間對潤濕性的影響
            4.3.3.3 液滴大小及壓縮液滴對潤濕性的影響
        4.3.4 超疏水表面應用分析
            4.3.4.1 超疏水表面的自清潔效應及機理分析
            4.3.4.2 超疏水表面冰雪融化測試
            4.3.4.3 超疏水表面低溫滴水試驗分析
            4.3.4.4 超疏水表面耐腐蝕性能分析
    4.4 本章小結
第5章 結論
參考文獻
作者簡介及攻讀碩士期間的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Residual stress induced wetting variation on electric brush-plated Cu film[J]. 孟可可,江月,江忠浩,連建設,蔣青.  Chinese Physics B. 2014(03)
[2]Biological coupling anti-wear properties of three typical molluscan shells—Scapharca subcrenata, Rapana venosa and Acanthochiton rubrolineatus[J]. TIAN XiMei, HAN ZhiWu, LI XiuJuan, PU ZhaoGuo & REN LuQuan* Key Laboratory of Bionic Engineering of Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130022, China.  Science China（Technological Sciences）. 2010(11)
[3]軟模板印刷法制備超疏水性聚苯乙烯膜[J]. 金美花,廖明義,翟錦,江雷.  化學學報. 2008(01)
[4]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷.  科技導報. 2005(02)
[5]超疏水性納米界面材料的制備與研究(英文)[J]. 馮琳,江雷.  中國科學院研究生院學報. 2005(01)



本文編號：3051435