發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 22:45

　　 基于自然界生物表面的微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),生物表面優(yōu)異的特性與組織結(jié)構(gòu)和微觀形貌有著巨大地聯(lián)系,包括荷葉乳突復(fù)合結(jié)構(gòu)展現(xiàn)自清潔性、蝴蝶翅膀表面層級(jí)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)疏水各向異性、花生葉表面粗糙皺褶結(jié)構(gòu)展現(xiàn)高粘附特性等。通過對(duì)荷葉等超疏水植物表面的深入研究,采用激光加工方法和脈沖沉積技術(shù)復(fù)合加工制備了仿生疏水表面。分析其表面結(jié)構(gòu)的形貌特征,同時(shí)建立仿生結(jié)構(gòu)模型,研究復(fù)合加工耦合結(jié)構(gòu)對(duì)表面潤濕性和粘附性的影響規(guī)律及演化機(jī)制。結(jié)果表明,采用激光加工方法在鋁合金基體上構(gòu)筑了不同加工間距的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)疏水表面,又采用脈沖沉積技術(shù)以激光網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)為基底,在網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)表面的溝槽、坑狀、飛濺堆積物和顆粒等結(jié)構(gòu)上,沉積了大量不同尺寸的“類菜花狀”結(jié)構(gòu),共同形成了類荷葉耦合結(jié)構(gòu)表面。通過改變耦合間距和刷鍍時(shí)間,獲得了不同形貌的表面結(jié)構(gòu)。脈沖沉積獲得的“類菜花狀”結(jié)構(gòu)對(duì)表面疏水性起到關(guān)鍵作用,而激光加工獲得的規(guī)則排列的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步放大了表面疏水性能,使耦合結(jié)構(gòu)表面獲得了優(yōu)異的疏水特性,接觸角最大可以達(dá)到150.6°,各方向均具有相同的疏水特性。通過建立耦合結(jié)構(gòu)模型,研究耦合結(jié)構(gòu)對(duì)表面疏水性和粘附性的演化機(jī)制。試樣表面不但具有較好的疏水性,同時(shí)具有高粘附特性。這一研究將會(huì)對(duì)金屬表面疏水性、粘附性等制備與應(yīng)用帶來一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB306
【部分圖文】：

圖 1.1 不同生物及其表面組織結(jié)構(gòu)[1-6]光具有高能量、方向性好、單色性好等優(yōu)異特點(diǎn)，經(jīng)常被應(yīng)用于工業(yè)制造光器和激光技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，激光器的種類大量增多，包括飛秒光、納秒激光、激光打標(biāo)、激光切割和激光焊接等先進(jìn)激光器。這些功器可以滿足生產(chǎn)生活中各種加工，既可以讓金屬材料在高能量作用下全斷或孔加工等，又可以讓金屬表面部分熔融，進(jìn)行標(biāo)刻和焊接。激光加可控性強(qiáng)、成本低和綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)更加的擴(kuò)大了其發(fā)展領(lǐng)域。而電種將金屬鍍層薄膜與基體相結(jié)合的制備方法，其中的電刷鍍技術(shù)利用氧通過將浸有金屬鍍液的陽極石墨鍍筆與陰極基體之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，使陽離子在陰極基體表面得到電子從而結(jié)晶沉淀，形成一層均勻、致密的種金屬鍍層可以根據(jù)選擇的基體進(jìn)行合理搭配，可以鍍金、銀、銅和鎳鍍層，從而擁有鍍層金屬優(yōu)異的表面特性。整個(gè)工藝操作靈活簡單，制體具有較好的結(jié)合強(qiáng)度，鍍層性能比較穩(wěn)定，沉積效率高，經(jīng)常被應(yīng)用表面防護(hù)等領(lǐng)域。眾多的有色金屬材料中，鋁合金作為工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料

圖 1.2 不同旋轉(zhuǎn)速度的超疏水石墨烯的 SEM 圖[32]了采用一步法獲得仿生疏水表面外，將兩種或兩種以上的方法相結(jié)合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用電感耦合等離子體和微模鑄造技術(shù)將聚進(jìn)行組裝，獲得了具有較強(qiáng)粘附性的仿壁虎微纖維表面。分析了表面粗對(duì)附著力的影響以及微纖維表面對(duì)于超疏水性和自清潔性的影響。通過直徑、高度及纖維間距（圖 1.3），獲得了不同粘附性和潤濕性的超疏水。Chen 等[38]認(rèn)為水稻葉的第三級(jí)棱狀結(jié)構(gòu)、微米級(jí)乳突結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)疏水性和各向異性不可缺少的條件。同時(shí)微納米級(jí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了水稻葉表性能，而第三級(jí)棱狀結(jié)構(gòu)引起正交方向的能量勢(shì)壘，導(dǎo)致各向異性的滑動(dòng)了類水稻葉超疏水表面。Song 等[39]利用光刻輔助電化學(xué)刻蝕、氟化反應(yīng)反應(yīng)在鋁合金表面上制備了類水稻葉多尺度微觀結(jié)構(gòu)表面，通過控制液，獲得了具有各向異性的表面。

圖 1.2 不同旋轉(zhuǎn)速度的超疏水石墨烯的 SEM 圖[32]了采用一步法獲得仿生疏水表面外，將兩種或兩種以上的方法相結(jié)合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用電感耦合等離子體和微模鑄造技術(shù)將聚進(jìn)行組裝，獲得了具有較強(qiáng)粘附性的仿壁虎微纖維表面。分析了表面粗對(duì)附著力的影響以及微纖維表面對(duì)于超疏水性和自清潔性的影響。通過直徑、高度及纖維間距（圖 1.3），獲得了不同粘附性和潤濕性的超疏水。Chen 等[38]認(rèn)為水稻葉的第三級(jí)棱狀結(jié)構(gòu)、微米級(jí)乳突結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)疏水性和各向異性不可缺少的條件。同時(shí)微納米級(jí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了水稻葉表性能，而第三級(jí)棱狀結(jié)構(gòu)引起正交方向的能量勢(shì)壘，導(dǎo)致各向異性的滑動(dòng)了類水稻葉超疏水表面。Song 等[39]利用光刻輔助電化學(xué)刻蝕、氟化反應(yīng)反應(yīng)在鋁合金表面上制備了類水稻葉多尺度微觀結(jié)構(gòu)表面，通過控制液，獲得了具有各向異性的表面。
【參考文獻(xiàn)】

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1 連峰;任洪梅;管善堃;張會(huì)臣;;超疏水鈦合金表面的制備及其摩擦學(xué)性能[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2015年09期

2 張謙;曹凱;陳福明;;脈沖鍍銅-化學(xué)鍍銀法制備金屬基超疏水表面[J];中國表面工程;2015年05期

3 韓志武;呂尤;馬榮峰;牛士超;任露泉;;仿生表面形態(tài)對(duì)齒輪動(dòng)力學(xué)性能的影響[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

4 邱宇辰;劉克松;江雷;;花生葉表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制備[J];中國科學(xué):化學(xué);2011年02期

本文編號(hào)：2877059