本文關(guān)鍵詞：鋁合金表面多尺度仿生超疏水多功能表面的制備及機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自然界中的許多生物表面都具有超疏水特征，同時，其表面具有一些特殊性質(zhì)，如自潔、防污、防結(jié)冰、潤滑、減阻減摩、高黏附、耐腐蝕等特性，在建筑、紡織、航空、通訊等領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用及發(fā)展前景。而鋁及其合金作為地殼中含量最多的金屬元素，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。受自然界啟發(fā)，人們在金屬基體上制備具有超疏水性的表面，而對于工業(yè)中廣泛使用的鋁合金，制備具有超疏水性的功能性表面具有重要的科學(xué)意義與工業(yè)價值。本文選用3005鋁合金為基體，通過激光加工法、激光加工結(jié)合化學(xué)刻蝕法與陽極氧化法三種方法制備了鋁合金超疏水性表面，，系統(tǒng)總結(jié)了激光加工表面、化學(xué)刻蝕表面，陽極氧化表面的結(jié)構(gòu)特征，分析了形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料的影響機制，揭示了潤濕性、耐腐蝕性、穩(wěn)定性功能機理。 本文首先對親水性、疏水性、超疏水性植物表面形貌，進(jìn)行了掃描電子顯微鏡觀察分析，并系統(tǒng)總結(jié)了植物表面結(jié)構(gòu)、材料與自清潔及高黏附等的作用機理，提取超疏水性植物表面微觀結(jié)構(gòu)為生物模板，進(jìn)而在鋁合金基體上制備了具有超疏水性、高黏附性、耐腐蝕性的多功能表面。 采用激光加工法在鋁合金表面加工出微米級的彈坑，隨后在DTS溶液中修飾，成功制備了具有超疏水性的鋁合金表面，表面接觸角高達(dá)156.8°±2°。隨后還進(jìn)一步采用激光加工為前處理工藝，結(jié)合在硝酸銅和硝酸混合溶液中進(jìn)行化學(xué)刻蝕，隨后在DTS溶液中修飾，制備了由微米尺度的彈坑狀結(jié)構(gòu)及納米尺寸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成的雙層微納米結(jié)構(gòu)的超疏水性鋁合金表面，表面接觸角高達(dá)156.5°±2°。制備出的鋁合金樣品表面具有仿玫瑰花瓣表面結(jié)構(gòu)，并且表面是具有高黏附性的超疏水表面。用pH為2-14的液滴在鋁合金超疏水表面仍呈現(xiàn)接觸角高于150°的超疏水性，在液滴pH為1時的接觸角也達(dá)到146.5°±2°，這些表明制備表面具有良好的穩(wěn)定性。通過在3.5wt%的NaCl溶液中的腐蝕試驗，結(jié)果表明制備的超疏水鋁合金表面的耐腐蝕性比未加工的鋁合金相比有明顯的提高。 采用電鍍電源在陽極鋁合金基體上進(jìn)行陽極氧化，在陽極鋁合金基體上一步法成功制備出了具有低表面能的多孔超疏水表面。表面接觸角高達(dá)171.9°±2°，滑動角僅為6.2°±1°。電解時間120min，電源電壓20V為制備陽極鋁合金超疏水表面的最佳實驗條件。通過掃描電子顯微鏡觀察以及光電子能譜分析，得到鋁合金表面的超疏水性是由微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分共同決定。在3.5wt%NaCl溶液中的腐蝕試驗結(jié)果表明，鋁合金超疏水樣品表面與裸露的鋁合金表面相比具有更好的耐腐蝕性。制備的超疏水鋁合金表面在空氣中暴露大于3個月后，接觸角均無明顯變化，表明這些方法制備的表面具有良好的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 仿生 激光加工 化學(xué)刻蝕 陽極氧化 潤濕性能 耐腐蝕性 耐久性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG178
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 選題背景與意義11-12
• 1.2 鋁合金基體上超疏水表面制備的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 化學(xué)刻蝕法12-13
• 1.2.2 陽極氧化法13-14
• 1.2.3 電鍍法14
• 1.2.4 溶膠-凝膠法14-15
• 1.2.5 分子自組裝涂層法15-16
• 1.2.6 電解加工法16-17
• 1.2.7 靜電紡絲法17
• 1.3 仿生表面的研究現(xiàn)狀17-24
• 1.3.1 生物功能性表面的研究現(xiàn)狀18
• 1.3.2 仿生超疏水性表面的研究現(xiàn)狀18-24
• 1.4 主要研究內(nèi)容24-25
• 第2章 試驗材料、工藝及研究方法25-39
• 2.1 試驗材料25
• 2.2 試驗試劑25
• 2.3 試驗儀器25-31
• 2.4 試驗過程31-34
• 2.4.1 植物表面微觀形貌的觀察31
• 2.4.2 激光加工仿生疏水表面的制備31-32
• 2.4.3 結(jié)合化學(xué)刻蝕的仿生疏水表面的制備32-33
• 2.4.4 陽極氧化法制備疏水表面33-34
• 2.5 研究方法34-37
• 2.5.1 微觀形貌觀察及成分分析34-36
• 2.5.2 化學(xué)成分分析36
• 2.5.3 潤濕性能測試36
• 2.5.4 耐腐蝕性分析36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 典型植物表面微觀形貌觀察及研究39-49
• 3.1 潤濕模型分析39-42
• 3.1.1 Young 氏方程39-40
• 3.1.2 Wenzel 模型40
• 3.1.3 Cassie-Baxter 模型40-42
• 3.2 親水性植物及其表面42-43
• 3.3 疏水性植物及其表面43-44
• 3.4 超疏水性植物及其表面44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-49
• 第4章 激光加工及化學(xué)刻蝕法制備鋁合金超疏水表面49-61
• 4.1 激光加工法制備超疏水表面的結(jié)構(gòu)與潤濕性分析49-52
• 4.1.1 激光加工表面的微觀形貌49-50
• 4.1.2 激光加工表面的潤濕性50-52
• 4.2 激光加工結(jié)合化學(xué)刻蝕法制備超疏水表面形貌分析52-53
• 4.3 鋁合金表面超疏水薄膜性能分析53-60
• 4.3.1 超疏水薄膜的化學(xué)成分分析53-55
• 4.3.2 具有高黏附性的超疏水薄膜55-57
• 4.3.3 超疏水薄膜的耐腐蝕性57-58
• 4.3.4 超疏水鋁合金的穩(wěn)定性58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 陽極氧化法制備鋁合金超疏水表面61-71
• 5.1 超疏水表面的微觀形貌62-64
• 5.1.1 電解時間對表面形貌的影響62-63
• 5.1.2 電源電壓對表面形貌的影響63-64
• 5.2 超疏水薄膜化學(xué)成分分析64-66
• 5.3 鋁合金超疏水表面潤濕性分析66-68
• 5.3.1 電解時間對潤濕性的影響66-67
• 5.3.2 電源電壓對潤濕性的影響67-68
• 5.4 超疏水薄膜的耐腐蝕性68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第6章 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 導(dǎo)師簡介81-83
• 作者簡介83-85
• 致謝85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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4 田甜;董海成;田小亭;王s

本文編號：377784