基于激光精密刻蝕制備可調(diào)控潤(rùn)濕性表面基礎(chǔ)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-17 12:45
潤(rùn)濕性是固體表面的重要性質(zhì)之一,固體表面的潤(rùn)濕性由其表面粗糙度和表面自由能共同決定,通過(guò)改變固體表面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分可以實(shí)現(xiàn)對(duì)固體表面潤(rùn)濕性的人工智能控制。受荷葉效應(yīng)和花瓣效應(yīng)的啟發(fā),研究人員利用各種各樣的技術(shù)方法在不同的基體材料上成功地制備出了仿生超疏水/超親水表面。激光作為一種精密微細(xì)加工工具,已廣泛用于金屬表面微納米粗糙結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。本文采用激光刻蝕方法在金屬表面構(gòu)筑微納米粗糙結(jié)構(gòu),再結(jié)合化學(xué)處理方法降低材料表面能,制備出可調(diào)控潤(rùn)濕性表面。主要研究結(jié)果如下:1、從分析Wenzel與Cassie潤(rùn)濕狀態(tài)的差異和轉(zhuǎn)換理論入手,提出了基于激光刻蝕制備可調(diào)控潤(rùn)濕性表面的時(shí)空設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)了一種基于潤(rùn)濕性時(shí)空調(diào)控的微納自組裝結(jié)構(gòu),并分析了其制備工藝步驟,通過(guò)調(diào)控溫度,經(jīng)激光刻蝕表面改性區(qū)域的潤(rùn)濕性可以在超親水和超疏水之間相互轉(zhuǎn)換。這種可調(diào)潤(rùn)濕性表面在智能微流體切換、燃料電池、相變傳熱等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。2、采用激光刻蝕與乙醇輔助快速低溫退火相結(jié)合的方法,在紫銅上制備出超疏水表面,最大接觸角可以達(dá)到161°。制備的超疏水銅表面經(jīng)過(guò)超聲波震動(dòng)和清洗后,其超疏水性能消失,但是再次通過(guò)乙醇...
【文章來(lái)源】：溫州大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
液滴在固體表面的(a)接觸角θ和(b)滾動(dòng)角α示意圖
1-2. 超親水植物表面微納結(jié)構(gòu)的 SEM 照片：(a)小水榕的平坦表面；（b）蘚表面吸水的多孔結(jié)構(gòu)；（c）苔蘚表層吸水的多孔結(jié)構(gòu)；（d）松蘿菠蘿絨結(jié)構(gòu)；（e）斑葉竹芋葉上均勻排布的圓錐狀細(xì)胞；（f）蘆莉超親水葉多種復(fù)合細(xì)胞結(jié)構(gòu)[3]ig. 1-2. SEM images of superhydrophilic plant surfaces. (a) Flat and unstructuface of the water plant (Anubias barteri); (b) Surface of the water-adsorbing mhagnum squarrosum), the pores are formed by dead and collapsed cells; (c) Wsorbing porous cell structure of the epidermis of moss Rhacocarpus purpurescd) Epiphytic growing Spanish moss (Tillandsia usneoides) with its characterisulticellular water-absorbing hairs; (e) Uniform conical cells on a leaf of Calathbrina; (f) The composition of different cell types of the superhydrophilic leaveRuellia devosiana[3] 小水榕榕是一種在水下生長(zhǎng)的植物，大量的研究表明，這種水下植物相對(duì)平滑的，它們的表層細(xì)胞一般是扁平結(jié)構(gòu)或者只有輕微的)所示），并且這種扁平的細(xì)胞結(jié)構(gòu)上沒(méi)有覆蓋低表面能的蠟質(zhì)層易地完全浸潤(rùn)這樣的表面，形成一種超親水表面。
自然界中的超疏水表面
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)
[2]皮秒激光制備大面積荷葉結(jié)構(gòu)及其硅橡膠超疏水性壓印研究[J]. 林澄,鐘敏霖,范培迅,龍江游,龔鼎為,張紅軍. 中國(guó)激光. 2014(09)
博士論文
[1]超快激光加工的多尺度建模及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 余棟.北京理工大學(xué) 2016
[2]仿生超疏水金屬表面的制備與性能研究[D]. 孟可可.吉林大學(xué) 2014
[3]靜電紡絲中形貌控制及其應(yīng)用[D]. 傅杰財(cái).蘭州大學(xué) 2014
[4]靜電紡絲法制備功能性超疏水材料[D]. 王帥.吉林大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3500937
【文章來(lái)源】：溫州大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
液滴在固體表面的(a)接觸角θ和(b)滾動(dòng)角α示意圖
1-2. 超親水植物表面微納結(jié)構(gòu)的 SEM 照片：(a)小水榕的平坦表面；（b）蘚表面吸水的多孔結(jié)構(gòu)；（c）苔蘚表層吸水的多孔結(jié)構(gòu)；（d）松蘿菠蘿絨結(jié)構(gòu)；（e）斑葉竹芋葉上均勻排布的圓錐狀細(xì)胞；（f）蘆莉超親水葉多種復(fù)合細(xì)胞結(jié)構(gòu)[3]ig. 1-2. SEM images of superhydrophilic plant surfaces. (a) Flat and unstructuface of the water plant (Anubias barteri); (b) Surface of the water-adsorbing mhagnum squarrosum), the pores are formed by dead and collapsed cells; (c) Wsorbing porous cell structure of the epidermis of moss Rhacocarpus purpurescd) Epiphytic growing Spanish moss (Tillandsia usneoides) with its characterisulticellular water-absorbing hairs; (e) Uniform conical cells on a leaf of Calathbrina; (f) The composition of different cell types of the superhydrophilic leaveRuellia devosiana[3] 小水榕榕是一種在水下生長(zhǎng)的植物，大量的研究表明，這種水下植物相對(duì)平滑的，它們的表層細(xì)胞一般是扁平結(jié)構(gòu)或者只有輕微的)所示），并且這種扁平的細(xì)胞結(jié)構(gòu)上沒(méi)有覆蓋低表面能的蠟質(zhì)層易地完全浸潤(rùn)這樣的表面，形成一種超親水表面。
自然界中的超疏水表面
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)
[2]皮秒激光制備大面積荷葉結(jié)構(gòu)及其硅橡膠超疏水性壓印研究[J]. 林澄,鐘敏霖,范培迅,龍江游,龔鼎為,張紅軍. 中國(guó)激光. 2014(09)
博士論文
[1]超快激光加工的多尺度建模及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 余棟.北京理工大學(xué) 2016
[2]仿生超疏水金屬表面的制備與性能研究[D]. 孟可可.吉林大學(xué) 2014
[3]靜電紡絲中形貌控制及其應(yīng)用[D]. 傅杰財(cái).蘭州大學(xué) 2014
[4]靜電紡絲法制備功能性超疏水材料[D]. 王帥.吉林大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3500937
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