本文關(guān)鍵詞：鐵基超疏水表面的制備與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：表面的浸潤性是決定材料功能的一個(gè)重要性質(zhì),由于超疏水表面在各個(gè)方面的應(yīng)用性很廣,有關(guān)超疏水表面的研究已引起了科學(xué)家們的興趣。而鐵材料由于其特殊的屬性、良好的機(jī)械性能、完美的導(dǎo)電性等,已成為國防工業(yè)領(lǐng)域的主導(dǎo)材料,但它仍然面臨著磨損和腐蝕兩大嚴(yán)重問題。基于這些問題,本文采用電化學(xué)和退火的方式,在不引入任何低表面能有機(jī)物的情況下,在金屬鐵基表面成功獲得了Fe-Zn-ZnO超疏水表面和Fe-Sn超疏水表面,并對(duì)超疏水表面的形成機(jī)理、超疏水原理及應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。主要研討內(nèi)容及研究結(jié)果如下:(1)首次采用電化學(xué)沉積和干燥退火相結(jié)合的方法在金屬鐵基上構(gòu)筑了微納米雙階層結(jié)構(gòu)的Fe-Zn-ZnO超疏水表面,靜態(tài)接觸角大于150o,滾動(dòng)角小于10o。該方法所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,制備成本低,實(shí)驗(yàn)過程快速有效,突破了傳統(tǒng)超疏水表面的制備方法,通過在干燥箱中穩(wěn)定退火的方法,在不引進(jìn)任何降低表面自由能的有機(jī)物條件下,獲得了超疏水性的表面。通過對(duì)該超疏水表面的分析表征,研究其表面的化學(xué)組成和形成機(jī)理。通過對(duì)該超疏水表面影響因素(在鹽酸中刻蝕時(shí)間、電化學(xué)沉積時(shí)間、電解液濃度、退火溫度、退火時(shí)間)的分析,得出了制備鐵基超疏水薄膜的最佳條件,其中退火成為最關(guān)鍵的因素,并且退火時(shí)是否加濾紙對(duì)表面超疏水性也有關(guān)鍵性影響,只有加濾紙退火才能保證超疏水性表面的形成。通過對(duì)該超疏水表面的表征(掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)原子力顯微鏡(AFM)等手段),說明由電化學(xué)沉積法及退火形成的Fe-Zn-ZnO微-納米雙階層結(jié)構(gòu)中所占95.3%的空氣對(duì)超疏水性能的形成有關(guān)鍵作用;之后對(duì)超疏水原理以及Fe-Zn-ZnO微-納米雙階層結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理進(jìn)行了研究。通過置于空氣中一年,鍍鋅鐵基底超疏水材料的疏水性不變,得出此超疏水表面具有持久性。對(duì)其進(jìn)行抗冰性測(cè)試,表明具有良好的抗冰性能;對(duì)其進(jìn)行抗腐蝕測(cè)試,表明其抗腐蝕性良好。(2)首次利用電化學(xué)沉積和干燥退火相結(jié)合的方法在金屬鐵基體上制備了納米Sn超疏水表面,進(jìn)行超疏水表面的潤濕性、表面形貌和化學(xué)組成的分析,其靜態(tài)接觸角大于150o,滾動(dòng)角小于10o。通過單因素實(shí)驗(yàn)可知Fe-Sn超疏水表面制備的最佳條件。通過實(shí)驗(yàn)證明此超疏水表面在大氣中具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性和抗土壤腐蝕能力。退火在制備金屬基底的超疏水表面的過程中起到了十分關(guān)鍵的作用,這也為超疏水材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大面積使用提供了一定的思路。
【關(guān)鍵詞】：超疏水表面 靜態(tài)接觸角 電化學(xué)沉積 鐵基底 退火 微納米結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O647;TQ153
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 自然界存在的超疏水表面現(xiàn)象10-12
• 1.2 超疏水表面的常見理論12-15
• 1.2.1 靜態(tài)接觸角理論12-14
• 1.2.2 滾動(dòng)角理論14-15
• 1.3 超疏水表面的常規(guī)制備方法15-16
• 1.3.1 陽極氧化法15
• 1.3.2 電沉積法15
• 1.3.3 溶液浸泡法15-16
• 1.3.4 水熱合成法16
• 1.3.5 溶膠-凝膠法16
• 1.4 超疏水表面的最新研究成果16-17
• 1.4.1 透明超疏水涂層16-17
• 1.4.2 具有光學(xué)性能的特殊超疏水表面17
• 1.5 超疏水表面技術(shù)目前仍然存在的問題17-18
• 1.6 超疏水表面研究的應(yīng)用前景與展望18
• 1.7 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.7.1 選題依據(jù)18-19
• 1.7.2 研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 Fe-Zn-ZnO超疏水表面的制備與研究20-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分20-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器20
• 2.1.2 鍍鋅鐵基超疏水表面的制備20-23
• 2.1.3 鍍鋅鐵基超疏水表面的潤濕性與表征23
• 2.2 結(jié)果與討論23-42
• 2.2.1 鐵基超疏水表面的潤濕性23-24
• 2.2.2 鍍鋅鐵基超疏水表面的表征24-30
• 2.2.3 鍍鋅鐵基超疏水表面合成的影響因素30-39
• 2.2.4 鍍鋅鐵基超疏水表面的超疏水原理和反應(yīng)機(jī)理分析39-40
• 2.2.5 鍍鋅鐵基超疏水表面的穩(wěn)定性能研究40
• 2.2.6 鍍鋅鐵基超疏水表面的抗凍性能研究40-41
• 2.2.7 鍍鋅鐵基超疏水表面的抗腐蝕性能研究41-42
• 2.3 本章小結(jié)42-43
• 第3章 Fe-Sn超疏水表面的制備與研究43-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器43
• 3.1.2 鍍錫鐵基超疏水表面的制備43-44
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)表征44
• 3.2 結(jié)果與討論44-53
• 3.2.1 鍍錫鐵基超疏水表面的SEM分析44-45
• 3.2.2 鍍錫鐵基超疏水表面的XRD分析45-46
• 3.2.3 鍍錫鐵基超疏水表層的影響因素46-51
• 3.2.4 鍍錫鐵基超疏水表面的超疏水原理和反應(yīng)機(jī)理分析51-52
• 3.2.5 鍍錫鐵基超疏水表面的穩(wěn)定性研究52-53
• 3.3 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單60-61
• 致謝61

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