超疏水表面在自清潔、防腐防污、流體減阻、油水分離等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。受“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā),目前制備超疏水表面的途徑主要有兩種,一是在粗糙的固體表面修飾低表面能物質(zhì),二是在低表面能固體的表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)。本論文從構(gòu)建表面粗糙結(jié)構(gòu)入手,分別采用Stober法和乳液聚合法制備具有類似于荷葉表面多級(jí)微納結(jié)構(gòu)的超疏水涂層。采用Stober法制備粒徑可控的SiO₂納米粒子,探索各工藝參數(shù)對(duì)SiO₂納米粒子粒徑的影響。分別用甲基三乙氧基硅烷（MTES）、苯基三甲氧基硅烷（PhTMS）、正辛基三乙氧基硅烷（OTES）等對(duì)粒徑為450 nm和100 nm的SiO₂納米粒子進(jìn)行疏水改性,探索改性工藝條件。通過接觸角測(cè)試來(lái)表征疏水改性的效果,使用紅外光譜分析涂層的表面基團(tuán),結(jié)果表明,OTES的疏水改性效果最好,當(dāng)OTES的用量為0.03 mol,水解度為80%時(shí),涂層的接觸角高達(dá)151°。掃描電鏡結(jié)果顯示,通過該方法改性的超疏水涂層表面具有多級(jí)微納結(jié)構(gòu),與荷葉表面的結(jié)構(gòu)極為相似,從而具有良好的疏水效果。以MTES和PhTMS為硅源,采用... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

a)超疏水荷葉實(shí)物照片，b~c)不同放大倍數(shù)下荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)

Wenzel 模型據(jù) Young’s 方程（1-1）可以推斷出，使用低表面能的化學(xué)物質(zhì)修飾得疏水表面的有效辦法。然而實(shí)踐證明，只通過降低表面能的辦法并角大于 150°的超疏水表面。眾所周知，氟化物是目前存在的表面能6.7mJ/m2），然而即使固體表面被含氟基團(tuán)全部覆蓋，水在其表面的無(wú)法超過 120°[7]。后來(lái)研究人員對(duì)自然界中具有超疏水性能的固體和研究，發(fā)現(xiàn)這些超疏水表面都具有十分粗糙的表面微觀結(jié)構(gòu)，而楊于平坦的固體表面，顯然，楊氏方程已經(jīng)無(wú)法科學(xué)地解釋自然界中的此時(shí)，人們已經(jīng)開始意識(shí)到表面粗糙度可能會(huì)對(duì)接觸角產(chǎn)生一定的影，Wenzel[8]對(duì)楊氏方程進(jìn)行了修正，將表面粗糙度與楊氏方程結(jié)合在出了表觀接觸角（θw）和靜態(tài)平衡接觸角（θ）的關(guān)系式（1-2），其中角，r 為粗糙度，并提出了 Wenzel 模型，如圖 1-4 a)所示。cos rcos w=

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文工藝[25, 26]是通過化學(xué)反應(yīng)去除金屬表面層而獲得粗糙廣泛應(yīng)用于超疏水鋁合金表面的制備。D.K.Sarkar 等對(duì)鋁合金表面進(jìn)行化學(xué)刻蝕，然后用 0.01 mol/L 的硬疏水表面，如圖 1-7 所示。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，超片狀結(jié)構(gòu)，如圖 1-8 所示。電化學(xué)阻抗譜結(jié)果表明，通成的鋁合金表面具有優(yōu)異的耐腐蝕和超疏水特性。液對(duì)鎂-鋰合金進(jìn)行化學(xué)刻蝕，經(jīng)過氟硅烷浸漬和熱鎂-鋰合金表面，該表面展現(xiàn)出良好的耐久性。Wang 等蝕及氟硅烷修飾使其獲得超疏水特性，通過控制王水水性�；瘜W(xué)刻蝕方法制備的超疏水表面具有更強(qiáng)的機(jī)中使用的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等物質(zhì)可能會(huì)造成環(huán)境污染[31, 32

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超疏水性材料表面的制備、應(yīng)用和相關(guān)理論研究的新進(jìn)展[J]. 范治平,魏增江,田冬,肖成龍,孫曉玲,陳承來(lái),劉偉良.  高分子通報(bào). 2010(11)
[2]國(guó)外污油處理技術(shù)新進(jìn)展[J]. 秦曉霞,李自力,王帥華.  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2009(02)
[3]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷.  科技導(dǎo)報(bào). 2005(02)

博士論文
[1]有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化乳液超疏水涂膜的制備及表面微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控[D]. 曲愛蘭.華南理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于聚多巴胺的超疏水織物制備及其穩(wěn)定性研究[D]. 汪志樂.南昌航空大學(xué) 2016
[2]超疏水/超雙疏鈦合金表面制備及其減阻性研究[D]. 高玉澤.大連理工大學(xué) 2015
[3]仿生溝槽及超疏水表面減阻設(shè)計(jì)研究[D]. 李龍陽(yáng).中北大學(xué) 2015
[4]低反射超疏水太陽(yáng)能電池表面結(jié)構(gòu)的制備工藝研究[D]. 徐國(guó)強(qiáng).華中科技大學(xué) 2013
[5]超疏水材料的制備及性能研究[D]. 田慶文.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2012
[6]超疏水涂層的制備及應(yīng)用研究[D]. 江強(qiáng)維.華南理工大學(xué) 2011
[7]乳液法仿生超疏水SiO2薄膜的制備及性能研究[D]. 李舉豹.山東輕工業(yè)學(xué)院 2011



本文編號(hào)：3292807