受“荷葉效應(yīng)”和“玫瑰花效應(yīng)”的啟發(fā),超疏水表面引起了研究者們極大的關(guān)注。這些具有特殊浸潤性的表面(超疏水,超雙疏表面)在日常生活中和工業(yè)界等許多領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用前景。浸潤性和粘附性都是固體表面的重要性質(zhì)。一般來說,固體表面的浸潤性和粘附性是由固體表面的化學(xué)組成和表面形貌結(jié)構(gòu)共同決定的。因此通過改變固體表面化學(xué)成分和表面微觀結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對潤濕性和粘附性的調(diào)控。通過調(diào)節(jié)固體表面化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)水粘附性調(diào)節(jié)也具有重要的應(yīng)用價值。另外,由于環(huán)境的復(fù)雜多變,制備僅僅排斥水滴的表面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)和生活的需要。因此,制備既可以排斥水滴又可以排斥油滴的表面(稱之為超雙疏表面)可以極大的擴大超疏水表面的應(yīng)用。盡管已經(jīng)有很多關(guān)于超疏水、超疏油表面的報道,而且制備工藝也越來越成熟,但仍然還存在很多亟待解決的問題。從技術(shù)方法上,很多用于制備超疏水材料的方法仍然存在設(shè)備原材料昂貴、步驟繁雜、重復(fù)性差、只適合用于實驗室研究卻無法用于制備大面積超疏水表面等;從穩(wěn)定性方面來看,目前大多數(shù)制備的超疏水表面化學(xué)穩(wěn)定性差和對機械作用力很敏感,主要表現(xiàn)在惡劣的環(huán)境和一定的機械作用力容易使超疏水性能喪失,這些都...

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 固體表面潤濕性概念以及常用的理論基礎(chǔ)
        1.1.1 潤濕性的基本概念以及用于描述潤濕性的參數(shù)
        1.1.2 Young理論
        1.1.3 Wenzel理論
        1.1.4 Cassie-Baxter理論
        1.1.5 復(fù)合界面的穩(wěn)定性和分級結(jié)構(gòu)的作用
        1.1.6 Wenzel潤濕模式與Cassie-Baxter模式的轉(zhuǎn)化
        1.1.7 超雙疏性質(zhì)的實現(xiàn)機制[54]
    1.2 自然界超疏水表面
        1.2.1 荷葉
        1.2.2 玫瑰花
        1.2.3 壁虎腳掌
        1.2.4 水黽
        1.2.5 蝴蝶翅膀
    1.3 仿生超疏水、超疏油表面常用的制備技術(shù)
        1.3.1 低粘附超疏水表面的制備
        1.3.2 超疏油表面的制備
        1.3.3 高粘附超疏水表面的制備
        1.3.4 潤濕性和粘附性可調(diào)控或者可轉(zhuǎn)換的智能超疏水表面
    1.4 仿生超疏水、超疏油表面的性質(zhì)以及應(yīng)用
        1.4.1 超疏水材料用于防冰、防雪
        1.4.2 具有光學(xué)透明、抗反射性能的超疏水材料
        1.4.3 具有抗腐蝕性能的超疏水材料
        1.4.4 具有良好導(dǎo)電率的超疏水材料
        1.4.5 超疏水材料用于油水分離
        1.4.6 液體環(huán)境下的超疏油性能
        1.4.7 超雙疏材料表面的特殊應(yīng)用
        1.4.8 具有強穩(wěn)定性的超疏水材料
    1.5 鋁金屬基底上超疏水、超疏油表面的制備及研究進展
    1.6 本學(xué)位論文工作的研究內(nèi)容
    1.7 本學(xué)位論文工作的研究目標(biāo)
    1.8 本學(xué)位論文工作的創(chuàng)新之處
第二章 陽極氧化法制備具有高差異水粘附性超疏水氧化鋁表面
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑和材料
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 實驗方法
        2.2.4 性能測試及表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 AAO的制備及反應(yīng)條件對形貌影響的探索
        2.3.2 樣品的成分
        2.3.3 通過控制反應(yīng)參數(shù)制備具有不同形貌的氧化鋁薄膜
        2.3.4 納米氧化鋁纖維結(jié)構(gòu)的形成原因
        2.3.5 潤濕性和粘附性
        2.3.6 兩種表面水粘附性差異的原因分析
        2.3.7 超疏水表面在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 陽極氧化法制備具有強穩(wěn)定性大面積氧化鋁超疏水表面
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑和材料
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 實驗方法
        3.2.4 性能測試及表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 分級氧化鋁結(jié)構(gòu)的形貌特征
        3.3.2 分級氧化鋁結(jié)構(gòu)形成的原因分析
        3.3.3 電流密度和電解液溫度對表面形貌和潤濕性的影響
        3.3.4 不同樣品的成分分析
        3.3.5 PDES-MS表面的化學(xué)穩(wěn)定性和機械持久性能測試
        3.3.6 STA-MS表面的性能測試
        3.3.7 PDES (STA)-MS表面的抗腐蝕性能
        3.3.8 不同表面的表面自由能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 模板潤濕法制備具有“荷葉效應(yīng)”和“玫瑰花效應(yīng)”的大孔高分子表面
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑和材料
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 實驗方法
        4.2.4 性能測試及表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 以常規(guī)氧化鋁為模板制備PMMA納米陣列結(jié)構(gòu)
        4.3.2 具有分級結(jié)構(gòu)的大孔氧化鋁模板的制備及形成原因
        4.3.3 PMMA大孔結(jié)構(gòu)的形成原理
        4.3.4 PMMA大孔結(jié)構(gòu)的形貌表征
        4.3.5 PMMA大孔結(jié)構(gòu)的成分分析
        4.3.6 PMMA大孔結(jié)構(gòu)的潤濕性和水粘附性差異以及原因分析
        4.3.7 PMMA大孔結(jié)構(gòu)的性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 具有良好化學(xué)穩(wěn)定性和機械持久性超雙疏表面的制備
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗試劑和材料
        5.2.2 實驗儀器
        5.2.3 實驗方法
        5.2.4 性能測試及表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 微米結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)以及微米納米相結(jié)合結(jié)構(gòu)的形貌表征
        5.3.2 不同樣品的成分分析
        5.3.3 PDES在樣品表面的自組裝機理
        5.3.4 不同樣品的潤濕性分析
        5.3.5 實驗參數(shù)對樣品形貌和潤濕性的影響
        5.3.6 超疏油樣品的化學(xué)穩(wěn)定性和機械持久性表征
        5.3.7 不同樣品的抗腐蝕性能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 水熱法制備具有良好化學(xué)穩(wěn)定性的超雙疏表面
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗試劑和材料
        6.2.2 實驗儀器
        6.2.3 實驗方法
        6.2.4 性能測試及表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 具有分級結(jié)構(gòu)鋁表面的形貌和成分表征
        6.3.2 超疏油鋁表面的潤濕性
        6.3.3 反應(yīng)時間和氨水濃度對形貌和潤濕性的影響
        6.3.4 超疏油鋁表面的化學(xué)穩(wěn)定性
        6.3.5 超疏油鋁表面的抗腐蝕性能
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
博士期間獲獎情況
致謝
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本文編號：3745507