發(fā)布時(shí)間：2021-09-24 16:53

　　在金屬基體材料上制備的超疏水表面具有優(yōu)良的自清潔、耐候性、防結(jié)冰、低黏附性以及耐腐蝕等性能,在管道運(yùn)輸、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑業(yè)等很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。受自然界動(dòng)植物超疏水現(xiàn)象的啟發(fā),研究者發(fā)現(xiàn)材料表面具有低表面能的化學(xué)物質(zhì)和具有微/納米級(jí)多層次的復(fù)合結(jié)構(gòu)是制備超疏水表面膜層的兩個(gè)必備條件。目前研究超疏水表面膜層的制備主要集中在銅、鎂、鋁及其合金的金屬基體上,而對(duì)以碳鋼為基體的超疏水表面膜層的制備報(bào)道較少。本研究以價(jià)格低廉、用途廣泛的Q235碳鋼作為基體材料,在其表面組裝硅烷薄膜,篩選出適合于碳鋼的自組裝硅烷成膜劑,并結(jié)合水熱法制備出超疏水表面膜層,并研究其相關(guān)的服役性能。具體研究成果如下:（1）在碳鋼表面成功制備出全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）、十二硫醇（NDM）、（3-巰基丙基）三甲氧基硅烷（PropS-SH）三種疏水膜層,并發(fā)現(xiàn)這三種自組裝硅烷薄膜均能不同程度提高Q235碳鋼疏水性以及耐蝕性。所制備表面與水滴的接觸角分別為:109°、108°和88°。三種膜層對(duì)碳鋼腐蝕的緩蝕效率大小關(guān)系為:FAS>PropS-SH>NDM。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)FAS濃度為2%,自組裝時(shí)間為6 h時(shí)... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

自然界的超疏水表面

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文粗糙表面上存在微米級(jí)乳頭狀表皮細(xì)胞和蠟晶體，如圖 1.2（a）-（b）所示，這些粗糙結(jié)構(gòu)使荷葉表面接觸角可達(dá) 160°，并由此提出了著名的“荷葉效應(yīng)”。Jiang研究團(tuán)隊(duì)[11]對(duì)荷葉超疏水表面進(jìn)一步研究，采用高分辨 SEM 對(duì)荷葉表面的乳突狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)乳突結(jié)構(gòu)除了分布微米結(jié)構(gòu)外還存在納米結(jié)構(gòu)，證明了荷葉表面的雙尺度微-納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高表觀接觸角和低粘附力，正是這種微-納粗糙結(jié)構(gòu)與低表面能物質(zhì)相結(jié)合才形成了荷葉表面的超疏水現(xiàn)象。

的超疏水能力。受大自然中植物表面超疏水自清潔性能的啟發(fā)，研究者們開始手研究動(dòng)物表面結(jié)構(gòu)。昆蟲是研究排行第二高的具有超疏水性能的生物群體，與植物相比，雖然對(duì)蟲表面結(jié)構(gòu)研究相對(duì)較少，但許多文章已經(jīng)報(bào)道了各種昆蟲翅膀的超疏水性。heng 等[14]在 2007 年研究了蝴蝶翅膀表面，當(dāng)水滴落在蝴蝶翅膀上時(shí)，水滴仍可以保持球形表現(xiàn)出較高的接觸角，且水滴很容易沿著身體向外的方向從翅上滾下來，但固定在一個(gè)向內(nèi)的方向上。研究發(fā)現(xiàn)它們翅膀上覆蓋著許多重疊微觀尺寸的鱗片（如圖 1.3 a），通常在 10 μm~100 μm 之間，且朝向一個(gè)方向布，每個(gè)鱗片的結(jié)構(gòu)由沿著鱗片長(zhǎng)軸的平行脊組成，覆蓋著多個(gè)納米尺寸的突（圖 1.3b）。除了表現(xiàn)出超疏水性外，這些結(jié)構(gòu)的方向性還產(chǎn)生了各向異性的濕特性，即水滴優(yōu)先從機(jī)翼的一個(gè)方向滾落。這些性能使得蝴蝶在雨雪污染物境下也能夠自由飛行。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氧化還原法制備超疏水表面及其防覆冰性能[J]. 占彥龍,李文,李宏,胡良云.  材料工程. 2019(01)
[2]水熱法制備氧化鋅納米棒及微觀形貌控制[J]. 劉夢(mèng)博,李文彬,段理,于曉晨,魏星.  電子元件與材料. 2018(10)
[3]基于不銹鋼網(wǎng)超疏水涂層的制備及其油水分離應(yīng)用研究[J]. 余俊,曾孟陽,馬曉夢(mèng),陳雪,袁軍.  山東化工. 2018(20)
[4]超疏水表面耐久性能的研究進(jìn)展[J]. 郭永剛,張?chǎng)?耿鐵,吳海宏,徐琴,王迎春,栗正新.  中國表面工程. 2018(05)
[5]金屬超疏水表面的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 顧強(qiáng),陳英,陳東,張澤霆,李小江,劉皓然.  材料保護(hù). 2018(09)
[6]碳鋼表面硅烷膜的制備及其防腐性能研究[J]. 曲亮,易生平,高子茹,文宇佳,劉文輝,余磊,王曉玲.  有機(jī)硅材料. 2018(03)
[7]超疏水自清潔涂料制備及應(yīng)用研究[J]. 劉新,趙清含.  無線互聯(lián)科技. 2018(06)
[8]陽極氧化法制備鋁基超疏水涂層及其穩(wěn)定性和耐蝕性的研究[J]. 鄭順麗,李澄,項(xiàng)騰飛,胡瑋,丁詩炳,王晶,劉盼金.  材料工程. 2017(10)
[9]Q235鋼超疏水表面制備及耐蝕性能研究[J]. 張方銘,曾志翔,王剛,陳軍君,徐勇,王立平.  中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào). 2016(06)
[10]碳鋼超疏水表面制備及其耐腐蝕性研究[J]. 李晶,李紅,于化東,杜鋒.  中國機(jī)械工程. 2016(23)

博士論文
[1]黃銅表面緩蝕功能膜的制備與電化學(xué)性能研究[D]. 范洪強(qiáng).大連理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]超疏水表面自清潔效應(yīng)的表面力學(xué)分析[D]. 陳勝.西南交通大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3408105