自然界中許多動植物表面（蝴蝶翅膀、水黽、荷葉等）都表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性,受生物仿生學啟發(fā),這類具有特殊潤濕性的表面被廣泛應用于自清潔、水下減阻、防霧、抗結冰等領域。學術界已提出多種技術/工藝來制備超疏水金屬表面,但利用這些技術在金屬表面構筑微納米復合結構后,通常需要低表面能物質修飾,目前對無修飾的超疏水金屬表面制備以及微納米復合結構對Cassie狀態(tài)穩(wěn)定性影響的研究相對較少。本文詳述了無需修飾的激光-電化學沉積制備跨尺度超疏水金屬表面的方法,在銅表面制備了微米-亞微米-納米層級結構,并討論了其表面Cassie狀態(tài)穩(wěn)定性。皮秒激光燒蝕可高效構筑金屬表面微米結構,電化學沉積可快速制備大面積納米結構�；诩す鉄g銅微凸起和電化學沉積鎳納米棱錐相結合的設計思路,激光燒蝕有序、規(guī)整、深沉的微凸起為電化學沉積的納米棱錐提供保護,而納米鎳棱錐增大微米銅凸起表面納米結構的豐富性,兩者相互補充,共同構成微納米復合結構和3D凹角結構。本文主要研究內容如下:（1）根據(jù)Wenzel和Cassie-Baxter方程分析多種微幾何結構陣列表面潤濕性,選用拋物面體作為本文優(yōu)選的微米級陣列結構,提出跨尺度微米-亞微米... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

荷葉表面自清潔性能[13]

葉萍浮葉的形態(tài)和超疏水特性[11](a)表面覆蓋的密集絨毛；(b)四根絨毛在末端連接構；(c)每根細絨毛末端細胞塌陷，形成四個死細胞帽；(d)除了末端細胞外，整體覆級蠟晶體；(e)葉片表面的冷凝液滴；(f)末端接觸區(qū)域 Morphology of Salvinia molesta floating leaf[11]. (a) Upper side of the leaf surface densels and the spherical shape of the water drop on the leaf indicates the superhydrophobic charb) Four multicellular hairs grouped on top of an emergence and connected at the terminal egbeater-shaped structure. (c) The terminal cell of each hair is collapsed forming a patch of) The whole leaf surface is covered with nanoscale wax crystals with exception of the term-temperature SEM of a frozen leaf with applied droplet. (f) Lateral view of the contact zonthe droplet and the terminal cells.翅膀在潮濕的環(huán)境或者陰雨天仍能自由飛行，是因為蝴蝶翅膀表面的微納米向粘附超疏水性。水滴沿蝴蝶中心的徑向向外方向(RO)自然滾落，而沿向(RO 反向)則被緊密地釘牢[14](圖 1.3)。

圖 1.3 蝴蝶翅膀表面微納米分層結構和定向粘附超疏水機制[14](a)-(b)SEM 圖像；(c)-(d)TEM 圖像；(e)-(f)定向粘附超疏水機理 Micro-nano layered structures and directional adhesion superhydrophobic mechanism on (a)-(b) SEM micrographs. (c)-(d) TEM micrographs. (e)-(f) Directional adhesion superhymechanism.課題組[2, 14]觀察發(fā)現(xiàn)，蝴蝶翅膀表面覆蓋著獨特的微米級長方形鱗片(圖 150 μm，寬約為 70 μm，每片鱗片的根部都嵌入上層鱗片下，沿 RO 方周期性結構，整體類似于屋頂?shù)耐咂�。放大�?SEM 高倍圖像中顯示，鱗性的脊狀條紋，長為 585.5 16.3 nm，寬為 184.3 9.1 nm。另外，精細長度不等的角質層納米線組成，仍沿著 RO 方向逐層堆疊，大部分的角傾斜向上的脊狀條紋的頂部。這種特殊的微觀結構使液滴的滾落方向存在各向異性(徑向指向翅邊緣

【參考文獻】：
期刊論文
[1]脈沖激光沖擊效應對定域電沉積銅晶粒及其表面形貌的影響[J]. 聶昕,張朝陽,劉皋,陸海強,莊鴻武,戴學仁,焦健.  中國激光. 2017(04)
[2]飛秒激光制備超疏水銅表面及其抗結冰性能[J]. 龍江游,吳穎超,龔鼎為,范培迅,江大發(fā),張紅軍,鐘敏霖.  中國激光. 2015(07)
[3]脈沖激光與電化學復合的應力刻蝕加工質量研究[J]. 張朝陽,李中洋,秦昌亮,印潔,張長桃,毛衛(wèi)平,馮欽玉.  物理學報. 2013(09)
[4]霸王鞭和麒麟掌葉片的表面微結構及超疏水性[J]. 張詩妍,高常銳,狄桓宇,馮琳.  高等學�；瘜W學報. 2012(03)
[5]超疏水低粘著銅表面制備及其防覆冰性能[J]. 張友法,余新泉,周荃卉,李康寧.  物理化學學報. 2010(05)

博士論文
[1]工程金屬材料極端潤濕性表面制備及應用研究[D]. 宋金龍.大連理工大學 2015
[2]鎳微納米針錐陣列材料的電沉積制備與性能研究[D]. 杭弢.上海交通大學 2010

碩士論文
[1]不銹鋼表面碳納米管陣列的制備及滴狀冷凝傳熱性能研究[D]. 高杏存.東北石油大學 2018
[2]織構化有機硅改性涂層的制備及其海洋防污性能[D]. 陳子飛.中國科學院寧波材料技術與工程研究所 2016
[3]皮秒激光制備大面積金屬類荷葉結構及其超疏水壓印研究[D]. 林澄.清華大學 2014
[4]植物表面超疏水及鋁、銅合金基體超疏水、油表面的制備[D]. 趙坤.蘭州理工大學 2010



本文編號：2934297