【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。本課題制備了有機硅超疏水膜層,相比有機氟材料,有機硅材料既保證了低表面能,又經(jīng)濟環(huán)保,是最具應(yīng)用前景的超疏水原料。實驗依次使用有機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,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試(FTIR)確定表面基團,使用熱重分析了膜層復(fù)合物的熱穩(wěn)定性;使用耐磨測試,透光測試證明該種超疏水膜層透光性高,但機械穩(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號硅氣凝膠粉體為原料,其超疏水性最佳;進而結(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械強度低的問題。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)刻蝕時間為30 min,刻蝕劑濃度為3 mol/L,修飾時間為24 h疏水性能最佳。使用耐磨性測試表明該表面具有良好的機械穩(wěn)定性。使用X射線光電子能譜分析(XPS)測試表征了表面組分。
【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=實際面積/投影面積，因此，，在 Wenzel 方程中，界表達：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，Wenze，Cassie，Baxter 對 Wenzel 的工作進行了拓展和改進[1將實際中粗糙不均勾的固體表面看成一個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，方程轉(zhuǎn)變?yōu)?
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB306

【參考文獻】

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本文編號：2528174