本文關(guān)鍵詞：鋁合金表面仿生石墨烯涂層制備與性能

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【摘要】：鋁元素在地殼金屬元素總量中占據(jù)最大的比例,鋁合金具有很多優(yōu)于其他金屬的性質(zhì),比如密度小、便于加工、防腐性能好、機(jī)械強(qiáng)度高,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造業(yè)和化工業(yè)等領(lǐng)域中。鋁合金表面的潤(rùn)濕性和表面防冰、減阻、防腐、導(dǎo)熱等性能存在緊密的聯(lián)系,因此研究鋁合金表面的潤(rùn)濕性對(duì)鋁合金的應(yīng)用具有重要的意義。自然界中存在很多具有獨(dú)特就結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的生物,如荷葉、玫瑰花瓣、蝴蝶翅膀和甲殼蟲(chóng)等。近年來(lái),玫瑰花瓣和荷葉以其優(yōu)良的疏水性引起人們廣泛關(guān)注,這些功能與其表面微觀結(jié)構(gòu)存在緊密的聯(lián)系。受自然界生物卓越的性能啟發(fā),在現(xiàn)代材料制備中,人們重視模仿生物結(jié)構(gòu)來(lái)制備具有相似性質(zhì)的人工材料,即仿生功能材料。在金屬表面進(jìn)行仿生改性,是改善金屬表面性能的一個(gè)新的途徑。如賦予金屬材料超疏水性,則能夠提高金屬的耐腐蝕性和抗氧化性,同時(shí)能夠擴(kuò)展鋁合金在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。石墨烯具有獨(dú)特的潤(rùn)濕特性,因此在超疏水材料制備方面拓展了空間,目前很多研究學(xué)者試圖利用石墨烯構(gòu)建仿生多功能表面,立足在賦予表面其他方面的性能,如耐腐蝕、耐磨性等。石墨烯為新型仿生納米結(jié)構(gòu)的制備上拓展了空間和思路,同時(shí)也擴(kuò)展了石墨烯的應(yīng)用范圍。如將石墨烯涂層在金屬基底上,既有可能促進(jìn)鋁合金的性能提高,也能發(fā)揮石墨烯的優(yōu)越性質(zhì)。本論文通過(guò)兩種方法制備鋁合金表面疏水石墨烯涂層,一種是化學(xué)還原氧化石墨烯,然后旋涂技術(shù)在鋁合金基底上制備薄膜,接觸角測(cè)量后最高值為153.7±2°。增加石墨烯涂層后表面的耐磨性相對(duì)于純樣本來(lái)說(shuō)明顯增強(qiáng)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明由于超疏水石墨烯涂層具有保護(hù)作用,能夠有效地抑制鋁合金腐蝕。另一種是用CVD設(shè)備以銅箔為襯底沉積單層石墨烯,然后結(jié)合PMMA轉(zhuǎn)移技術(shù)將單層石墨烯轉(zhuǎn)移到經(jīng)車(chē)床加工后的鋁合金基底。受玫瑰花的表面微觀結(jié)構(gòu)所啟發(fā),先后通過(guò)機(jī)床在鋁合金表面微加工和CVD石墨烯涂層的方法來(lái)構(gòu)建仿生疏水表面。在鋁合金表面構(gòu)建微米級(jí)粗糙形態(tài)仿生表面,表面凸包結(jié)構(gòu)直徑分別為250μm和100μm,對(duì)應(yīng)凸包間距分別為250μm和100μm。然后,將CVD方法制備的石墨烯轉(zhuǎn)移到加工后的鋁合金表面。薄膜干燥后,對(duì)得到的鋁合金仿生表面形貌進(jìn)行觀察,分析表面潤(rùn)濕性、化學(xué)成分、及形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明單層石墨烯成功的轉(zhuǎn)移到了加工的鋁合金基底上,提高了基底的疏水角。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 鋁合金 CVD 氧化還原法
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG178
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題目的和意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 仿生超疏水鋁合金表面的制備12-13
• 1.2.2 仿生石墨烯研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 仿生超疏水表面的應(yīng)用前景18-20
• 1.3.1 電學(xué)性能18
• 1.3.2 抑霜防凍性能18
• 1.3.3 超雙疏特性18-19
• 1.3.4 可逆轉(zhuǎn)可響應(yīng)性能19
• 1.3.5 透明性19-20
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 材料、試劑和研究方法22-34
• 2.1 試驗(yàn)材料22
• 2.2 試驗(yàn)試劑22-23
• 2.3 試驗(yàn)儀器23-28
• 2.4 研究方法28-33
• 2.4.1 微觀形貌觀察29
• 2.4.2 化學(xué)成分分析29-32
• 2.4.3 潤(rùn)濕性性能測(cè)試32
• 2.4.4 耐腐蝕性分析32
• 2.4.5 摩擦磨損性能測(cè)試32-33
• 2.5 本章小節(jié)33-34
• 第3章 旋涂法在鋁合金表面制備超疏水石墨烯涂層34-48
• 3.1 石墨烯制備方法34-36
• 3.2 制備過(guò)程36-38
• 3.2.1 改進(jìn)Hummer's法制備氧化石墨烯36
• 3.2.2 石墨烯涂層的制備36-38
• 3.3 表面形貌及成分分析38-41
• 3.4 摩擦磨損性能分析41
• 3.5 耐腐蝕性分析41-45
• 3.5.1 Tafel曲線分析42-43
• 3.5.2 電化學(xué)阻抗譜43-44
• 3.5.3 等效電路EEC及腐蝕機(jī)制分析44-45
• 3.6 本章小節(jié)45-48
• 第4章 CVD法在鋁合金表面制備石墨烯涂層及性能48-58
• 4.1 制備過(guò)程48-52
• 4.1.1 鋁合金加工48-49
• 4.1.2 銅箔襯底處理49
• 4.1.3 CVD生長(zhǎng)工藝流程49-52
• 4.2 CVD法制備石墨烯原理52-53
• 4.3 鹽酸預(yù)處理對(duì)石墨烯生長(zhǎng)形貌和質(zhì)量的影響53-54
• 4.4 仿生石墨烯涂層的形貌及成分分析54-56
• 4.5 表面潤(rùn)濕性分析56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第5章 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-70
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介70-72
• 作者簡(jiǎn)介72-74
• 致謝74-75

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1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

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3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開(kāi)發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

6 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢(qián)文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢(qián)林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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