【摘要】：通過(guò)對(duì)自然界中超疏水表面的研究分析,科研工作者們采用多種方法制備人造超疏水表面,例如模板法、溶膠凝膠法、腐蝕法等。金屬材料作為應(yīng)用最廣泛的工程材料,具有無(wú)可替代的地位,而金屬基超疏水材料同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。因此金屬基超疏水材料的制備與研究具有重要意義。本文以自然界中稻葉為仿生對(duì)象,采用機(jī)械刻蝕結(jié)合電刷鍍的工藝方法在銅基體上構(gòu)建出類稻葉結(jié)構(gòu)的多級(jí)分級(jí)粗糙結(jié)構(gòu),經(jīng)化學(xué)修飾制備出具有超疏水性能的銅膜表面。利用掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜儀、光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x等設(shè)備對(duì)銅膜表面進(jìn)行表征,并對(duì)銅基超疏水表面的應(yīng)用性能,如抗附冰、自清潔性能,耐久性能等進(jìn)行研究。主要工作如下:1、以稻葉作為仿生對(duì)象,采用結(jié)合機(jī)械刻蝕和電刷鍍技術(shù)的工藝方法,通過(guò)控制刷鍍過(guò)程中電壓、電流密度、移動(dòng)速度、施鍍時(shí)間等參數(shù),在銅基體表面構(gòu)建出類稻葉多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)的銅膜,其微觀結(jié)構(gòu)由微米級(jí)的周期溝槽陣列、亞微米級(jí)的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和大量的納米晶塊組成。通過(guò)低表面能物質(zhì)修飾制備出了具有潤(rùn)濕各向異性的超疏水銅膜,液滴在試樣表面的靜態(tài)接觸角最大為161.4°,滾動(dòng)角最低為3.5°。此外,因?yàn)殂~膜表面周期溝槽陣列的存在,銅膜表面潤(rùn)濕性能表現(xiàn)出各向異性,從平行溝槽方向和垂直溝槽方向測(cè)得靜態(tài)接觸角存在差異,各向異性度最大達(dá)到8.7°。2、通過(guò)控制其他刷鍍工藝參數(shù),在不同施鍍時(shí)間下制備出一系列超疏水銅膜;工藝參數(shù)的改變導(dǎo)致材料表面的微觀結(jié)構(gòu)不同,進(jìn)而影響銅膜表面的潤(rùn)濕性能。我們研究了不同溝槽高度對(duì)銅膜表面靜態(tài)潤(rùn)濕行為和動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為以及潤(rùn)濕各向異性的影響。結(jié)果表明:隨銅膜表面溝槽高度增加,垂直于溝槽方向上接觸角不斷增加,滾動(dòng)角和動(dòng)態(tài)接觸角滯后減小;而平行溝槽方向上接觸角、滾動(dòng)角和接觸角滯后基本無(wú)變化;整體的接觸角各向異性增加,滾動(dòng)角和接觸角滯后各向異性減小。3、對(duì)所制備的超疏水銅膜進(jìn)行自清潔性能測(cè)試、液滴彈跳測(cè)試、耐久性測(cè)試、和抗結(jié)冰測(cè)試,結(jié)果表明超疏水銅膜表面具有優(yōu)異的自清潔、低粘附、耐機(jī)械摩擦、防結(jié)冰、抗壓等性能。所制備的超疏水銅膜表面具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.4

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本文編號(hào)：2680873