本文關(guān)鍵詞：超疏水納米氧化鋅的制備及防覆冰抗結(jié)霜性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：航空、電力、通信和運(yùn)輸設(shè)備表面的覆冰和結(jié)霜現(xiàn)象給人們的生產(chǎn)、生活帶來了許多的不便,甚至引起了重大經(jīng)濟(jì)損失。尤其是對現(xiàn)代工業(yè)中廣泛使用的銅和不銹鋼材來說,研究其抗凍結(jié)抗結(jié)霜性能將具有巨大的應(yīng)用價值。近年來,科研人員受到“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā),對水滴與材料表面間接觸角超過150°的超疏水表面產(chǎn)生了很大的研究興趣,通過微納結(jié)構(gòu)構(gòu)造和特殊物質(zhì)表面涂覆改性有望實現(xiàn)材料表面的防覆冰和抗結(jié)霜。本論文通過水熱法在銅片和304不銹鋼片上制備了超疏水ZnO納米薄膜,通過紫外光照射得到了具有不同浸潤性的ZnO表面,并綜合測試分析了材料表面的防覆冰和抗結(jié)霜性能。(1)通過改變種子層的制備方法和水熱法的生長技術(shù)參數(shù),制備出了不同粗糙結(jié)構(gòu)的納米ZnO薄膜。在銅片和304不銹鋼片上涂覆種子層或電沉積種子層,再通過水熱法制備出了納米ZnO薄膜。經(jīng)低表面物質(zhì)修飾后,形成了接觸角大于150°、滾動角小于5°的超疏水表面。進(jìn)一步通過紫外光照射后,獲得了不同接觸角的納米ZnO表面。(2)分別研究了銅片和304不銹鋼基底上超疏水納米ZnO薄膜表面的靜態(tài)、動態(tài)結(jié)冰和結(jié)霜情況,發(fā)現(xiàn)均有防覆冰抗結(jié)霜性能。分別在-5℃、-10℃、-15℃、-20℃環(huán)境中,系統(tǒng)研究了不同粗糙結(jié)構(gòu)的納米ZnO表面的抗結(jié)冰效果,發(fā)現(xiàn)銅基底上針尖花簇狀納米結(jié)構(gòu)和304不銹鋼基底上花簇狀納米結(jié)構(gòu)抗結(jié)冰效果最好,且納米尺寸越小、結(jié)構(gòu)越規(guī)整,抗結(jié)冰效果越好。靜態(tài)結(jié)冰情況下,在-5℃、-10℃、-15℃溫度下,與親水納米ZnO、疏水納米ZnO、空白基底相比,超疏水納米ZnO抗結(jié)冰效果最明顯,且溫度越低,抗結(jié)冰效果越差。動態(tài)結(jié)冰情況下,在-16℃溫度下,親水、疏水納米ZnO沒有抗結(jié)冰作用,超疏水納米ZnO抗結(jié)冰作用明顯。在-10℃、-16℃環(huán)境中,利用加濕器提供的小液滴進(jìn)行了ZnO表面的結(jié)霜實驗,與親水、疏水納米ZnO和空白基底相比,超疏水納米ZnO表面開始結(jié)霜時間和霜晶鋪滿樣品表面時間推遲時間明顯,霜晶質(zhì)量也始終最少,霜晶最易清除,證明超疏水納米ZnO有抗結(jié)霜效果。(3)基底材料的選擇對ZnO納米結(jié)構(gòu)的形成及其抗結(jié)冰抗結(jié)霜性能均有一定影響。在銅片和304不銹鋼片上采用同種方法制備的納米ZnO,對比其抗結(jié)冰性可知,當(dāng)溫度高于-10℃時,銅基樣品抗結(jié)冰效果更明顯,而當(dāng)溫度低于-10℃時,不銹鋼基底抗結(jié)冰效果更明顯。即使在銅和不銹鋼基底上超疏水納米ZnO具有相似結(jié)構(gòu)時,在-5℃、-10℃、-15℃環(huán)境下,二者表面水滴開始結(jié)冰消耗的時間也明顯不同。通過綜合對比發(fā)現(xiàn),銅基底上納米ZnO的防覆冰抗結(jié)霜性能優(yōu)于304不銹鋼基底上的納米ZnO材料。
【關(guān)鍵詞】：超疏水表面 電沉積 防覆冰 抗結(jié)霜
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.41;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 超疏水材料介紹9-16
• 1.1.1 超疏水表面的基本理論10-14
• 1.1.2 超疏水表面的制備技術(shù)14-16
• 1.2 覆冰的危害和超疏水表面防覆冰研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.1 覆冰行為的危害16
• 1.2.2 超疏水表面防覆冰研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 結(jié)霜現(xiàn)象研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 結(jié)霜行為的危害17-18
• 1.3.2 超疏水表面抗結(jié)霜研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容及意義19-20
• 第2章 實驗部分20-29
• 2.1 實驗部分20-25
• 2.1.1 實驗原料與儀器設(shè)備20-21
• 2.1.2 實驗原理及步驟21-25
• 2.2 超疏水納米Zn O防覆冰抗結(jié)霜性能表征25-29
• 2.2.1 實驗儀器25
• 2.2.2 實驗過程25-26
• 2.2.3 實驗裝置26-29
• 第3章 銅片基底納米Zn O的性能表征29-45
• 3.1 銅基納米氧化鋅的結(jié)構(gòu)和表面潤濕性研究29-33
• 3.1.1 成分與晶體結(jié)構(gòu)分析29
• 3.1.2 種子層對納米Zn O結(jié)構(gòu)的影響29-32
• 3.1.3 水熱反應(yīng)鋅源對納米Zn O結(jié)構(gòu)的影響32-33
• 3.1.4 納米Zn O超疏水表面潤濕性分析33
• 3.2 銅片基底納米Zn O的防覆冰和抗結(jié)霜性能表征33-39
• 3.2.1 超疏水Zn O納米結(jié)構(gòu)對抗結(jié)冰性能的影響33-35
• 3.2.2 接觸角對Zn O靜態(tài)抗結(jié)冰效果的影響35-38
• 3.2.3 接觸角對Zn O動態(tài)抗結(jié)冰效果的影響38-39
• 3.3 銅片基底納米Zn O抗結(jié)霜性能表征39-44
• 3.3.1 超疏水納米Zn O延遲結(jié)霜39-40
• 3.3.2 超疏水納米Zn O結(jié)霜過程抗結(jié)霜40-41
• 3.3.3 超疏水納米Zn O除霜過程抗結(jié)霜41-43
• 3.3.4 超疏水納米Zn O霜融化43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 304不銹鋼基底納米Zn O的性能表征45-64
• 4.1 304不銹鋼片基底納米Zn O的結(jié)構(gòu)和表面潤濕性研究45-49
• 4.1.1 成分與晶體結(jié)構(gòu)分析45-46
• 4.1.2 種子層對納米Zn O結(jié)構(gòu)的影響46-47
• 4.1.3 陰離子對納米Zn O結(jié)構(gòu)的影響47-48
• 4.1.4 納米Zn O超疏水表面潤濕性分析48-49
• 4.2 304不銹鋼片基底納米Zn O的防覆冰性能表征49-53
• 4.2.1 超疏水Zn O納米結(jié)構(gòu)對抗結(jié)冰性能的影響49-51
• 4.2.2 接觸角對Zn O靜態(tài)抗結(jié)冰效果的影響51-52
• 4.2.3 接觸角對Zn O動態(tài)抗結(jié)冰效果的影響52-53
• 4.3 超疏水納米Zn O的抗結(jié)霜性能53-56
• 4.3.1 超疏水納米Zn O延遲結(jié)霜53-54
• 4.3.2 超疏水納米Zn O在結(jié)霜過程的抗結(jié)霜作用54-55
• 4.3.3 超疏水納米Zn O表面霜的生長形貌55-56
• 4.4 304不銹鋼片與銅片基底納米Zn O的對比56-62
• 4.4.1 基底對納米Zn O形貌的影響57-58
• 4.4.2 基底材料對抗結(jié)冰結(jié)霜性能的影響58-61
• 4.4.3 超疏水表面抑制水滴結(jié)冰結(jié)霜原因61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第5章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及專利70-71
• 致謝71-72

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