相比于微觀形貌不受控制的一般超疏水表面,具有可控結(jié)構(gòu)的超疏水柱狀陣列在超疏水表面的三相接觸狀態(tài)、潤(rùn)濕性規(guī)律及一些極端潤(rùn)濕性現(xiàn)象的研究中具有更大的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)現(xiàn)有金屬基陣列超疏水表面制備方法存在的加工效率較低、難以大面積制備等問題,論文提出采用掩膜電解加工法實(shí)現(xiàn)鋁金屬基底上陣列超疏水表面的制備,并通過仿真研究得出了加工參數(shù)控制超疏水陣列結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)和潤(rùn)濕性的一般規(guī)律。論文的主要研究工作如下:(1)采用ANSYS建立了掩膜電解加工過程的仿真模型,分析了陣列加工中結(jié)構(gòu)變化與場(chǎng)強(qiáng)分布的相互影響規(guī)律,通過對(duì)工件-電解液接觸線上各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行迭代,揭示了掩膜電解加工過程中基底結(jié)構(gòu)隨加工電流、加工時(shí)間的變化規(guī)律。(2)根據(jù)仿真結(jié)果,對(duì)陣列柱狀結(jié)構(gòu)的高度和柱頂直徑隨加工參數(shù)的變化進(jìn)行擬合,得出通過調(diào)整掩膜尺寸、掩膜電解加工電流密度和加工時(shí)間控制陣列結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的規(guī)律和方法。(3)通過鋁基底上陣列超疏水表面的制備試驗(yàn),將不同加工參數(shù)下得到的陣列結(jié)構(gòu)尺寸與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。采用氟硅烷修飾的方法降低陣列結(jié)構(gòu)表面能,得到接觸角可達(dá)162.3°的超疏水柱狀陣列結(jié)構(gòu)。(4)對(duì)柱狀陣列結(jié)構(gòu)的...

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景與意義
    1.3 超疏水表面的制備
        1.3.1 現(xiàn)有超疏水表面制備方法
        1.3.2 存在的問題
    1.4 超疏水柱狀陣列結(jié)構(gòu)的制備
        1.4.1 現(xiàn)有超疏水陣列結(jié)構(gòu)的制備方法
        1.4.2 存在的問題
    1.5 本文的研究思路與內(nèi)容
2 掩膜電解加工制備超疏水表面的相關(guān)理論
    2.1 掩膜電解加工基本理論
        2.1.1 光刻膠掩膜的制備
        2.1.2 有掩膜電解加工
    2.2 固體表面潤(rùn)濕性相關(guān)理論
        2.2.1 Young接觸模型
        2.2.2 Wenzel接觸模型
        2.2.3 Cassie-Baxter接觸模型
    2.3 微觀作用力
        2.3.1 毛細(xì)作用力
        2.3.2 拉普拉斯力
    2.4 本章小結(jié)
3 陣列結(jié)構(gòu)掩膜電解加工仿真
    3.1 掩膜電解加工過程仿真
        3.1.1 仿真模型的建立
        3.1.2 模型邊界的迭代計(jì)算方法
    3.2 陣列尺寸參數(shù)變化規(guī)律分析
        3.2.1 陣列結(jié)構(gòu)變化過程與基本參數(shù)
        3.2.2 尺寸參數(shù)隨電加工參數(shù)變化規(guī)律
        3.2.3 側(cè)向腐蝕作用及d與h變化的關(guān)系
    3.3 本章小結(jié)
4 超疏水圓柱陣列制備試驗(yàn)研究
    4.1 試驗(yàn)方法與過程
        4.1.1 試驗(yàn)材料與裝置
        4.1.2 制備方法與流程
        4.1.3 光刻膠掩膜與金屬基底結(jié)合力改善
    4.2 仿真結(jié)果驗(yàn)證
        4.2.1 超疏水圓柱陣列制備結(jié)果表征
        4.2.2 制備結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析
    4.3 圓柱陣列尺寸對(duì)表面潤(rùn)濕性影響規(guī)律分析
        4.3.1 陣列結(jié)構(gòu)表面接觸狀態(tài)
        4.3.2 陣列結(jié)構(gòu)表面接觸角
        4.3.3 潤(rùn)濕性現(xiàn)象產(chǎn)生原因分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：4031814