本文選題：鈦合金 + 疏水　； 參考：《大連海事大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：建設(shè)海洋工程是實(shí)現(xiàn)“中國夢”的重要途徑。但幾乎所有的海洋工程設(shè)施都受油污和海洋生物的危害。仿生學(xué)研究表明,鯊魚皮的表面形貌和疏水性可避免油污和海洋生物在其表面附著。基于鯊魚皮效應(yīng),通過制備具有仿生結(jié)構(gòu)的疏水／疏油表面有望從根本上解決油污和海洋生物對海洋工程設(shè)施的侵害。本文以船用鈦合金Ti6A14V為基體材料,利用激光加工和溶膠-凝膠法涂覆納米Si02,制備具有不同潤濕性的疏水/疏油表面,并研究其對油(正十六烷)和海洋生物(小球藻)的耐受性,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：1.利用激光加工在Ti6A14V表面構(gòu)筑網(wǎng)格、直線、點(diǎn)陣3種仿生微結(jié)構(gòu),利用溶膠-凝膠法在微結(jié)構(gòu)表面涂覆納米Si02,并通過低表面能修飾獲得具有不同潤濕性的表面。實(shí)驗結(jié)果表明,隨著微結(jié)構(gòu)間距的增大,接觸角減小。網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)表面最難潤濕,其次是直線,再次是點(diǎn)陣。網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)表面接觸角最大可達(dá)161.1。,滾動角最小只有0.57°。2.低表面能修飾的未涂覆Si02的微結(jié)構(gòu)表面符合Wenzel模型,達(dá)到疏水狀態(tài)；而涂覆Si02的微結(jié)構(gòu)表面符合Cassie模型,達(dá)到超疏水狀態(tài)。3.比較上述表面對水、海水(人工配制)和油(正十六烷)的潤濕性發(fā)現(xiàn),低表面能修飾的未涂覆Si02的微結(jié)構(gòu)表面對油的接觸角小于90°,表面呈親油狀態(tài)；而涂覆Si02的微結(jié)構(gòu)表面對油的接觸角大于90°,達(dá)到疏油狀態(tài),但未達(dá)到超疏油狀態(tài)。各種表面的水接觸角最大,其次是海水接觸角,油接觸角最小。本研究制備出超疏水／疏油的雙疏鈦合金表面,水接觸角最大可達(dá)到161.1°,油接觸角最大可達(dá)到106.6。4.不同潤濕性表面在油(正十六烷)中的耐受性實(shí)驗表明,表面浸于純度99.7%的正十六烷中12小時之后,低表面能修飾的涂覆Si02的表面潤濕性變化很小,接觸角減小最多不超過5°；而未涂覆Si02的表面接觸角減小最多為20°。網(wǎng)格接觸角變化量最小,其次直線,再次是點(diǎn)陣。并且間距越小,接觸角變化量越小。這是由于表面對油較大的接觸角使其不易被油潤濕,從而避免油污染,且涂覆Si02的符合Cassie模型的表面截留空氣進(jìn)一步阻擋了油對表面的污染。5.實(shí)海掛板實(shí)驗定性顯示,表面生物附著量與其接觸角有關(guān),附著量由大到小的順序為：超親水點(diǎn)陣表面親水光滑表面涂覆SiO2的超疏水點(diǎn)陣表面。通過生物顯微鏡觀察,表面附著生物為藻類。超疏水表面具有優(yōu)異的抗海洋生物附著的性能。6.為定量研究不同潤濕性表面的附著量與接觸角的關(guān)系,對制備的具有不同潤濕性的表面進(jìn)行了實(shí)驗室內(nèi)的小球藻沉浸實(shí)驗。結(jié)果表明,小球藻附著量由多至少的順序為：點(diǎn)陣直線網(wǎng)格點(diǎn)陣(涂覆SiO2)直線(涂覆SiO2)網(wǎng)格(涂覆SiO2)。即表面接觸角越大,小球藻附著量越少,對海洋生物的耐受性越強(qiáng)。7.利用動態(tài)沖刷實(shí)驗評價小球藻的附著強(qiáng)度,結(jié)果表明,附著強(qiáng)度由強(qiáng)至弱的順序為：點(diǎn)陣直線網(wǎng)格點(diǎn)陣(涂覆SiO2).直線(涂覆SiO2)網(wǎng)格(涂覆Si02)。符合Cassie模型的具有小滾動角的表面,小球藻的附著強(qiáng)度更弱。本研究制備的符合Cassie模型的超疏水/疏油表面具有優(yōu)異的耐油污污染和抗海洋生物附著性能。
[Abstract]:Based on shark skin effect , the surface morphology and hydrophobicity of shark skin are expected to prevent oil pollution and marine life from adhering to marine engineering facilities .
The microstructure surface of Si02 coated with Si02 conforms to Cassie ' s model to reach super - hydrophobic state . 3 . Comparing the above - mentioned surface to water , sea water ( manual preparation ) and oil ( n - hexadecane ) wettability , the contact angle of the surface of microstructure with low surface energy modified uncoated Si02 on oil is less than 90 擄 , and the surface is lipophilic state ;
The experimental results show that the surface wettability of coated Si02 with low surface energy can be changed very little after 12 hours in n - hexadecane with purity of 99.7 % , and the contact angle can be reduced by up to 5 擄 .
The results show that the contact angle between the surface and the surface is small , the smaller the contact angle of the surface , the more resistant to the surface . The results show that the surface bioadhesion amount is higher than that of the surface .

【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U668.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：1733508