物體表面的特殊潤濕性是現(xiàn)代仿生學(xué)研究的一個(gè)重要組成部分,超疏水表面是物體表面潤濕性的一個(gè)特殊情況。近年來,使用超疏水材料來進(jìn)行含油廢水的分離引起了人們越來越多的關(guān)注。不銹鋼網(wǎng)作為一種廉價(jià)易得的合金材料,具有非常好的穩(wěn)定性、韌性、和可加工性能。本文以不銹鋼網(wǎng)為基體材料,使用三種不同的方法在不銹鋼網(wǎng)上制備出了超疏水表面。主要研究內(nèi)容如下:以硅酸四乙酯為反應(yīng)物在堿性條件下水解制備納米二氧化硅粒子,并使用二甲基二乙氧基硅烷作為改性劑進(jìn)行疏水改性,采用直接浸泡法在100目不銹鋼網(wǎng)表面構(gòu)造了納米級粗糙結(jié)構(gòu),最終制備出了水接觸角為155°的超疏水不銹鋼網(wǎng)。同時(shí)研究了浸泡次數(shù)和老化時(shí)間對樣品超疏水性能的影響,并探討了二氧化硅形成的機(jī)理。通過掃描電子顯微鏡分析了不銹鋼表面形貌,用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀對不銹鋼網(wǎng)表面成分加以分析,確定了二甲基二乙氧基硅烷成功接枝到了二氧化硅粒子上。利用化學(xué)刻蝕和自組裝法在不銹鋼網(wǎng)上制備出了超疏水表面。首先利用鹽酸對不銹鋼網(wǎng)表面進(jìn)行刻蝕,然后硬脂酸和反應(yīng)生成的Fe~(2+)結(jié)合生成硬脂酸鐵,再將不銹鋼網(wǎng)浸泡在硬脂酸中最終制備出了接觸角為152.2°的超疏水材料。分析了反應(yīng)刻蝕液濃度和反應(yīng)時(shí)間對樣品表面水接觸角的影響,分析了反應(yīng)原理,最后探究了制備的不銹鋼網(wǎng)超疏水性能的穩(wěn)定性。利用鈦酸丁酯在酸性條件下水解制備二氧化鈦溶膠,將溶膠涂敷在不銹鋼網(wǎng)表面制備一層二氧化鈦薄膜,作為粘接劑。以鈦酸丁酯為鈦源,通過水熱沉積法在不銹鋼網(wǎng)上制備出了具有微納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)的二氧化鈦。通過正十八硫醇對其表面進(jìn)行修飾,在不銹鋼網(wǎng)表面制備出了水接觸角為152.9°的超疏水表面。分析了二氧化鈦溶膠對不銹鋼的預(yù)處理對超疏水不銹鋼網(wǎng)穩(wěn)定性的影響,研究了超疏水不銹鋼網(wǎng)的耐腐蝕性能。通過自制的油水分離裝置,對環(huán)烷油、煤油、花生油和汽油進(jìn)行了油水分離,研究了分離次數(shù)對其分離效率的影響。分別對三種方法制備的超疏水不銹鋼網(wǎng)進(jìn)行了耐壓性能測試,并對比了理論值與實(shí)際值,發(fā)現(xiàn)實(shí)際值要略高于理論值。
【學(xué)位單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703;TQ028.8
【部分圖文】：

圖 1-1 海面浮油Figure 1. Oil slick on the sea然而，傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)比如蒸餾、離心等，具有占地面積大，能量消耗高等缺點(diǎn)，難以用于大規(guī)模油水分離。膜分離技術(shù)雖

圖 1-2 荷葉表面的 SEM 照片F(xiàn)igure1.2 SEM images for the surface of lotus leaf[6]除此之外，自然界還存在著大量的超疏水現(xiàn)象，如蝴蝶的翅膀[7]和水黽的腳[8]等�？茖W(xué)家通過掃描電鏡觀察蝴蝶的翅膀發(fā)現(xiàn)，其表

a)(b)水在水稻葉片上的圖片；(c)(d)水稻葉片在 50μm 和 1μm 的[31]. 1-4 (a) (b) Pictures of water on rice leaves; (c) (d) Electron microspictures of rice leaves at 50 and 1 micron[31]
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本文編號：2836490