超疏水表面在自清潔、防腐防污、流體減阻、油水分離等領域有著重要的應用價值。受“荷葉效應”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,二是在低表面能固體的表面構建粗糙結構。本論文從構建表面粗糙結構入手,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微納結構的超疏水涂層。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）等對粒徑為450 nm和100 nm的SiO₂納米粒子進行疏水改性,探索改性工藝條件。通過接觸角測試來表征疏水改性的效果,使用紅外光譜分析涂層的表面基團,結果表明,OTES的疏水改性效果最好,當OTES的用量為0.03 mol,水解度為80%時,涂層的接觸角高達151°。掃描電鏡結果顯示,通過該方法改性的超疏水涂層表面具有多級微納結構,與荷葉表面的結構極為相似,從而具有良好的疏水效果。以MTES和PhTMS為硅源,采用... 

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

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

a)超疏水荷葉實物照片，b~c)不同放大倍數(shù)下荷葉表面的微觀結構

Wenzel 模型據 Young’s 方程（1-1）可以推斷出，使用低表面能的化學物質修飾得疏水表面的有效辦法。然而實踐證明，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全部覆蓋，水在其表面的無法超過 120°[7]。后來研究人員對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構，而楊于平坦的固體表面，顯然，楊氏方程已經無法科學地解釋自然界中的此時，人們已經開始意識到表面粗糙度可能會對接觸角產生一定的影，Wenzel[8]對楊氏方程進行了修正，將表面粗糙度與楊氏方程結合在出了表觀接觸角（θw）和靜態(tài)平衡接觸角（θ）的關系式（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)大學工學碩士學位論文工藝[25, 26]是通過化學反應去除金屬表面層而獲得粗糙廣泛應用于超疏水鋁合金表面的制備。D.K.Sarkar 等對鋁合金表面進行化學刻蝕，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)，超片狀結構，如圖 1-8 所示。電化學阻抗譜結果表明，通成的鋁合金表面具有優(yōu)異的耐腐蝕和超疏水特性。液對鎂-鋰合金進行化學刻蝕，經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刻蝕方法制備的超疏水表面具有更強的機中使用的強酸、強堿等物質可能會造成環(huán)境污染[31, 32

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超疏水性材料表面的制備、應用和相關理論研究的新進展[J]. 范治平,魏增江,田冬,肖成龍,孫曉玲,陳承來,劉偉良.  高分子通報. 2010(11)
[2]國外污油處理技術新進展[J]. 秦曉霞,李自力,王帥華.  油氣儲運. 2009(02)
[3]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷.  科技導報. 2005(02)

博士論文
[1]有機—無機雜化乳液超疏水涂膜的制備及表面微觀結構調控[D]. 曲愛蘭.華南理工大學 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 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 2015
[3]仿生溝槽及超疏水表面減阻設計研究[D]. 李龍陽.中北大學 2015
[4]低反射超疏水太陽能電池表面結構的制備工藝研究[D]. 徐國強.華中科技大學 2013
[5]超疏水材料的制備及性能研究[D]. 田慶文.長春理工大學 2012
[6]超疏水涂層的制備及應用研究[D]. 江強維.華南理工大學 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)學院 2011



本文編號：3292807