潤濕性是材料表面研究過程中極其重要的一部分。受自然界中生物的啟發(fā),人們對不同潤濕性模型的表面進行了深入的研究,經(jīng)過持續(xù)研究發(fā)現(xiàn)一些具有疏水或超疏水性的生物表面除了具有防水功能以外,同時還具有一些特殊的功能,比如防腐蝕、自清潔以及防結(jié)冰等性能。針對實際工程需求研發(fā)具有不同功能特性的材料表面具有廣泛的應用前景,所以探索可用于實際生產(chǎn)的功能性表面具有重要的工業(yè)價值和科學意義。而目前用于制備具有特殊潤濕性表面的方法大多存在成本高、操作繁瑣復雜、環(huán)境要求嚴苛、實際應用困難等缺點。因此本文采用簡單、高效、低成本的噴涂方法分別制備了具有長效防腐蝕效果的疏水型石墨烯涂層和具有低粘附性的多功能超疏水型涂層。經(jīng)過實驗設計及優(yōu)化,觀察所制備最佳涂層的表面微觀形貌,系統(tǒng)分析了其表面的潤濕性、耐腐蝕性等,并揭示了材料、結(jié)構(gòu)和功能之間的作用機理。針對金屬在海洋中的長效腐蝕防護問題,利用一步噴涂法將功能性涂料涂裝到金屬基部件表面,構(gòu)建具有疏水性的石墨烯防護涂層,獲得的涂層具有高耐腐蝕性、高附著力以及自清潔性能。這種方法具有實施簡單、可大面積施工和厚度可控等特點,同時不受金屬基材類型和形狀的影響。首先通過顏填料的優(yōu)化... 

【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)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類水滴接觸界面狀態(tài)

吉林大學碩士學位論文4強，當同時具有相同程度的結(jié)構(gòu)時，表面粗糙度越大，接觸角也就越大，表面的疏水性也就越好。一些動物也同樣具有疏水型表面，比如東亞飛蝗（圖1.2m），由于其飛行過程中體表典型部分能夠維持較高的潔凈度，因此分別對其外翅、口器、頸部和內(nèi)翅的部分進行接觸角測量以及掃描電鏡觀察（圖1.2i，j，k，l）[19]，由測試結(jié)果可以得出東亞飛蝗的外翅、口器、頸部和內(nèi)翅的體表典型部位呈現(xiàn)出了不同的疏水性能，水滴在內(nèi)翅表面產(chǎn)生的接觸角在124.6°至141°之間，在外翅表面的接觸角在116°至131°之間，而在頸部和口器表面的接觸角介于內(nèi)翅和外翅之間。根據(jù)實驗結(jié)果可以得出多級結(jié)構(gòu)可以增加表面的粗糙程度從而提高其表接觸角，但是表面的結(jié)構(gòu)不是影響表面接觸角的唯一因素，表面的組成成分也是一個主要的影響因素，即口器與頸部的粗糙度小于外翅時它們的接觸角更大，是由于表面的物質(zhì)組成成分的不同。圖1.2自然中等疏水型表面（a，b）竹葉；（c，d）浮萍；（e，f）翠菊葉；（g，h）玉米皮；（i，j，k，l）分別為東亞飛蝗的外翅、口器、頸部和內(nèi)翅SEM圖像；（m）東亞飛蝗

吉林大學碩士學位論文6圖1.3自然界中典型的超疏水表面[7][26]（a，b）荷葉；（c，d）水稻葉；（e，f）水黽腿；（g，h）西瓜葉；（i，j）壁虎腳；（k，l）蟬翼；（m，n）蝴蝶翅膀；（o，p）蚊子復眼；（q，r）槐葉萍葉；（s，t）花生葉。經(jīng)過研究人員們長時間對超疏水表面不斷地探索，進行了大量的實驗分析后得出了制備超疏水表面需要滿足兩個條件：首先，材料的表面必須具有非常低的表面自由能；其次，有必要在具有低表面自由能的表面上構(gòu)建具有一定粗糙度的微結(jié)構(gòu)。因此可以推斷出制備超疏水表面有兩個基本途徑：即一方面是在疏水性表面上構(gòu)建一定的粗糙結(jié)構(gòu)使其變?yōu)槌杷砻�；另一方面是在親水表面構(gòu)建一定的粗糙結(jié)構(gòu)并使用含氟有機化合物、長鏈烷烴等低表面自由能的物質(zhì)加以修飾使其變?yōu)槌杷砻�。隨著對超疏水表面研究的不斷深入，越來越多的加工方法和加工技術被發(fā)現(xiàn)并用于制作超疏水表面，目前所報道的超疏水加工方法有：化學刻蝕法[30]、軟刻蝕法[31]、激光刻蝕[32]、陽極氧化法[33]、升華結(jié)晶法[34]、電鍍法[35]、溶膠凝膠法[36]、分子自組裝法[37]、電解加工法[38]、模板法[39]、氣相沉積法[40]、電化學沉積法[41]、靜電紡絲法[42]、醇鹽溶液浸泡法[43]、等離子體法[44]、水熱法[45]、相分

【參考文獻】：
期刊論文
[1]水性環(huán)氧樹脂/納米SiO2復合疏水涂層的制備及性能研究[J]. 楊璐璐,宿倩雪,狄凱瑩,呂佳帥男,陳曉婷.  涂料工業(yè). 2019(09)
[2]WPU/PTFE復合疏水涂層的制備和表征[J]. 趙亞林,呂運強,馬會妮,樊創(chuàng),韓文.  山東化工. 2019(14)
[3]石墨烯新材料發(fā)展現(xiàn)狀與研發(fā)應用挑戰(zhàn)[J]. 暴寧鐘,白鳳娟,何大方.  中國工業(yè)和信息化. 2018(08)
[4]石墨烯水性復合防腐涂料的研究進展[J]. 張艷,戴雷,黃友元,袁國輝.  表面技術. 2017(10)
[5]東亞飛蝗體表潤濕性測試及疏水機理分析[J]. 王立新.  河北科技大學學報. 2017(05)
[6]防腐蝕涂料發(fā)展現(xiàn)狀及進展[J]. 孔凡厚,張雷,羅智明,胥維昌,張磊.  涂料技術與文摘. 2017(06)
[7]石墨烯/聚酯/環(huán)氧粉末涂層耐腐蝕性研究[J]. 張方銘,曾志翔,程紅華,韓金.  涂料工業(yè). 2017(05)
[8]石墨烯防腐涂料研究進展[J]. 趙書華,陳玉,王樹立,饒永超,史小軍,劉飛飛,陳宏.  常州大學學報(自然科學版). 2017(02)
[9]浮萍研究進展[J]. 黃明星,朱思思,張秋鴻.  生物學雜志. 2016(03)
[10]石墨烯的制備方法及其性能研究[J]. 肖淑娟,于守武,譚小耀.  化學世界. 2015(06)

博士論文
[1]海洋環(huán)境復雜偶合體系腐蝕行為研究[D]. 王春麗.哈爾濱工程大學 2013

碩士論文
[1]石墨烯/氧化石墨烯-水性環(huán)氧樹脂涂料的防腐蝕性能及機理研究[D]. 覃園斯.華南理工大學 2019
[2]金屬基潤濕性可控仿生超疏水表面的制備與調(diào)控機制[D]. 姚文廣.吉林大學 2017
[3]微創(chuàng)手術器械高頻電刀表面仿生脫附研究[D]. 曹會娜.吉林大學 2015
[4]鋁合金表面多尺度仿生超疏水多功能表面的制備及機理研究[D]. 劉金丹.吉林大學 2014
[5]含氟丙烯酸樹脂的合成及其在高性能疏水MMA地坪涂料中的應用[D]. 林書樂.華南理工大學 2012



本文編號：3272407