固體材料表面結冰是電網(wǎng)維護、風能發(fā)電以及航空領域面臨的重要問題,若不妥善解決會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失以及人身安全隱患。近期,人們提出了一種新的防覆冰方式,即利用具有潤濕功能的微納結構表面可有效抑制材料表面結冰,有望解決表面防覆冰問題。飛秒激光加工可直接在金屬表面上制備出多種微納結構,可使其表面形成疏水的潤濕功能。因此,本文針對金屬材料防覆冰的應用需求,選取兩種具有廣泛重要用途的金屬材料(銅和鎳),利用飛秒激光分別在其表面制備了微納結構,并對微納結構表面進行了表面低溫潤濕、抗結冰特性的研究。在金屬銅的潤濕及抗結冰的研究中,發(fā)現(xiàn)在未經(jīng)任何化學修飾的條件下、僅在空氣中放置,由飛秒激光直接制備微納結構的銅表面即可實現(xiàn)微納結構表面由親水性向疏水性的自發(fā)轉變,并且微納雙尺度表面結構具有更良好的疏水特性。在低溫結冰延遲實驗中,疏水微納結構表面延遲結冰的時間與未經(jīng)激光處理的原表面相比均有明顯延長,在優(yōu)化的條件下推遲結冰時間可增加1倍。并且,微納結構表面結冰延遲效果與其低溫情況表面疏水性能相關,表面接觸角越大結冰延遲效果越好。進一步,通過經(jīng)典形核理論分析了延緩液滴結冰的物理機制。在金屬鎳的潤濕及抗結冰的研究...

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 疏水潤濕功能表面防覆冰研究進展
    1.3 疏水功能表面的制備方法
    1.4 本文研究內容
第二章 表面潤濕特性及防冰特性基本理論
    2.1 引言
    2.2 表面潤濕性
    2.3 疏水表面防冰性能理論
    2.4 本章小結
第三章 飛秒激光制備金屬銅微納結構表面的低溫潤濕及抗結冰特性研究
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置與方法
    3.3 飛秒激光制備銅表面微納結構
    3.4 微納結構表面對潤濕特性的影響
    3.5 溫度對微納結構表面潤濕及抗結冰特性的影響
    3.6 疏水微納結構表面推遲結冰的物理機制
    3.7 本章小結
第四章 飛秒激光誘導金屬鎳微納結構表面的低溫潤濕及抗結冰特性研究
    4.1 引言
    4.2 飛秒激光制備鎳表面微納結構
    4.3 微納結構表面對潤濕特性的影響
    4.4 親水和疏水微納結構表面對抗結冰特性的影響
    4.5 疏水微納結構表面對液滴回彈過程的研究
    4.6 本章小結
第五章 總結與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間的學術成果



本文編號：3744592