受到自然界中典型生物表面的超疏水性能的啟發(fā),制備超疏水表面的許多方法被研究人員開發(fā)出來,這些具有優(yōu)異疏水性的表面得到了廣泛應(yīng)用。本文通過對自然界中鯉魚鱗片等多種生物表面形貌的觀察探究,建立數(shù)學(xué)模型,分析其表面結(jié)構(gòu)特征,討論表面微結(jié)構(gòu)特征對表面潤濕性的尺寸效應(yīng)與機理。采用激光織構(gòu)的方法在T2紫銅表面獲得具有微-微復(fù)合結(jié)構(gòu)的閉孔陣列表面和微-納復(fù)合結(jié)構(gòu)的類魚鱗表面;研究兩種不同紋理表面的潤濕性發(fā)現(xiàn),未經(jīng)過低表面能材料的修飾,制備好的表面顯示出高靜態(tài)接觸角和低滾動角,閉孔陣列表面和類魚鱗紋理表面的接觸角分別達(dá)到157°±1.6°和157°±0.8°,而不同陣列間距尺寸的閉孔表面顯示出粘附性能的差異。通過表面粗糙度與X射線能譜圖的表征結(jié)果顯示,較大的粗糙度和較多的表面氧化物成分使得水滴只和凸起表面接觸,凹陷部分形成空氣穴,減小了固液接觸面積,實現(xiàn)表面疏水性的轉(zhuǎn)變。同時在低溫冷臺中進(jìn)行了靜態(tài)水滴結(jié)冰試驗,討論了疏水表面結(jié)構(gòu)形貌與延遲結(jié)冰性能之間的尺寸效應(yīng)及作用機理。結(jié)果表明,具有閉孔陣列的微-微復(fù)合結(jié)構(gòu)表面最大延遲結(jié)冰時間是光滑銅基底表面的20倍;具有類魚鱗紋理的微-納復(fù)合結(jié)構(gòu)表面最大延遲結(jié)冰時...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的背景與意義
    1.2 固體表面潤濕性的理論基礎(chǔ)
    1.3 仿生疏水表面研究現(xiàn)狀
    1.4 疏水表面抗結(jié)冰研究現(xiàn)狀
    1.5 激光微織構(gòu)技術(shù)
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 樣品的制備與表征
    2.1 試驗材料與設(shè)備
    2.2 試驗方案
        2.2.1 拋光與噴砂
        2.2.2 激光織構(gòu)
    2.3 樣品表征
        2.3.1 微觀結(jié)構(gòu)
        2.3.2 化學(xué)成分
        2.3.3 潤濕性與延遲結(jié)冰效應(yīng)
第3章 激光織構(gòu)銅表面結(jié)構(gòu)及潤濕性研究
    3.1 閉孔陣列微結(jié)構(gòu)制備
        3.1.1 兩種基體處理
        3.1.2 激光織構(gòu)
    3.2 閉孔陣列表面特征結(jié)果與分析
        3.2.1 前處理表面形貌與成分
        3.2.2 拋光基體閉孔結(jié)構(gòu)表面特征
        3.2.3 拋光基體閉孔結(jié)構(gòu)表面潤濕性
        3.2.4 噴砂基體閉孔結(jié)構(gòu)表面特征
        3.2.5 噴砂基體閉孔結(jié)構(gòu)表面潤濕性
    3.3 類魚鱗微結(jié)構(gòu)制備
        3.3.1 類魚鱗微結(jié)構(gòu)的建模分析
        3.3.2 類魚鱗結(jié)構(gòu)制備
    3.4 類魚鱗表面特征結(jié)果與分析
        3.4.1 類魚鱗表面的微觀結(jié)構(gòu)
        3.4.2 類魚鱗表面的化學(xué)成分
        3.4.3 類魚鱗表面的潤濕性
    3.5 本章小結(jié)
第4章 激光織構(gòu)銅表面的延遲結(jié)冰效應(yīng)
    4.1 閉孔陣列表面延遲結(jié)冰效應(yīng)
        4.1.1 拋光基體閉孔結(jié)構(gòu)表面延遲結(jié)冰現(xiàn)象
        4.1.2 噴砂基體閉孔結(jié)構(gòu)表面延遲結(jié)冰現(xiàn)象
        4.1.3 閉孔陣列表面的延遲結(jié)冰性能
        4.1.4 不同體積水滴的延遲結(jié)冰性能
    4.2 類魚鱗結(jié)構(gòu)表面延遲結(jié)冰效應(yīng)
        4.2.1 類魚鱗結(jié)構(gòu)表面延遲結(jié)冰現(xiàn)象
        4.2.2 類魚鱗結(jié)構(gòu)表面延遲結(jié)冰性能
    4.3 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 主要創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
致謝



本文編號：3790307