自然界中許多動(dòng)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(xué)啟發(fā),這類具有特殊潤(rùn)濕性的表面被廣泛應(yīng)用于自清潔、水下減阻、防霧、抗結(jié)冰等領(lǐng)域。學(xué)術(shù)界已提出多種技術(shù)/工藝來(lái)制備超疏水金屬表面,但利用這些技術(shù)在金屬表面構(gòu)筑微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)后,通常需要低表面能物質(zhì)修飾,目前對(duì)無(wú)修飾的超疏水金屬表面制備以及微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)Cassie狀態(tài)穩(wěn)定性影響的研究相對(duì)較少。本文詳述了無(wú)需修飾的激光-電化學(xué)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(jí)結(jié)構(gòu),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(gòu)筑金屬表面微米結(jié)構(gòu),電化學(xué)沉積可快速制備大面積納米結(jié)構(gòu)�；诩す鉄g銅微凸起和電化學(xué)沉積鎳納米棱錐相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路,激光燒蝕有序、規(guī)整、深沉的微凸起為電化學(xué)沉積的納米棱錐提供保護(hù),而納米鎳?yán)忮F增大微米銅凸起表面納米結(jié)構(gòu)的豐富性,兩者相互補(bǔ)充,共同構(gòu)成微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)和3D凹角結(jié)構(gòu)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）根據(jù)Wenzel和Cassie-Baxter方程分析多種微幾何結(jié)構(gòu)陣列表面潤(rùn)濕性,選用拋物面體作為本文優(yōu)選的微米級(jí)陣列結(jié)構(gòu),提出跨尺度微米-亞微米... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(gòu)；(c)每根細(xì)絨毛末端細(xì)胞塌陷，形成四個(gè)死細(xì)胞帽；(d)除了末端細(xì)胞外，整體覆級(jí)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?yàn)楹岚虮砻娴奈⒓{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(jié)構(gòu)和定向粘附超疏水機(jī)制[14](a)-(b)SEM 圖像；(c)-(d)TEM 圖像；(e)-(f)定向粘附超疏水機(jī)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(dú)特的微米級(jí)長(zhǎng)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(jié)構(gòu)，整體類似于屋頂?shù)耐咂�。放大�?SEM 高倍圖像中顯示，鱗性的脊?fàn)顥l紋，長(zhǎng)為 585.5 16.3 nm，寬為 184.3 9.1 nm。另外，精細(xì)長(zhǎng)度不等的角質(zhì)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?fàn)顥l紋的頂部。這種特殊的微觀結(jié)構(gòu)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]脈沖激光沖擊效應(yīng)對(duì)定域電沉積銅晶粒及其表面形貌的影響[J]. 聶昕,張朝陽(yáng),劉皋,陸海強(qiáng),莊鴻武,戴學(xué)仁,焦健.  中國(guó)激光. 2017(04)
[2]飛秒激光制備超疏水銅表面及其抗結(jié)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(guó)激光. 2015(07)
[3]脈沖激光與電化學(xué)復(fù)合的應(yīng)力刻蝕加工質(zhì)量研究[J]. 張朝陽(yáng),李中洋,秦昌亮,印潔,張長(zhǎng)桃,毛衛(wèi)平,馮欽玉.  物理學(xué)報(bào). 2013(09)
[4]霸王鞭和麒麟掌葉片的表面微結(jié)構(gòu)及超疏水性[J]. 張?jiān)婂?高常銳,狄桓宇,馮琳.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 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(xué)學(xué)報(bào). 2010(05)

博士論文
[1]工程金屬材料極端潤(rùn)濕性表面制備及應(yīng)用研究[D]. 宋金龍.大連理工大學(xué) 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(xué) 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(xué) 2018
[2]織構(gòu)化有機(jī)硅改性涂層的制備及其海洋防污性能[D]. 陳子飛.中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所 2016
[3]皮秒激光制備大面積金屬類荷葉結(jié)構(gòu)及其超疏水壓印研究[D]. 林澄.清華大學(xué) 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(xué) 2010



本文編號(hào)：2934297