本文關(guān)鍵詞：不銹鋼基底超疏水表面的制備及應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 超疏水 不銹鋼 微納復(fù)合結(jié)構(gòu) 抗腐蝕

【摘要】：近年來,超疏水材料因其所取得的一系列成就和廣闊的應(yīng)用前景受到人們的廣泛關(guān)注。其制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、模板法、電化學(xué)法、自組裝、等離子體刻蝕、溶膠-凝膠法等等。但是這些方法均存在著各自的缺點(diǎn)及局限性,如制備工藝復(fù)雜、原料和加工設(shè)備昂貴、周期長、穩(wěn)定性差等。因此,亟需發(fā)明一種簡單方便的方法制備超疏水表面。不銹鋼作為一種常見的工程技術(shù)材料,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和我們的日常生活等領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛,然而其腐蝕問題是限制其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。針對以上問題,本文主要圍繞以下兩種方法展開討論：(1)從仿生微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的角度,提出介觀尺度的兩步刻蝕法制備不銹鋼基超疏水表面。經(jīng)接觸角測試,水滴在其表面的接觸角高達(dá)170。。從SEM表征結(jié)果中,我們可以發(fā)現(xiàn)超疏水表面的形成主要是因?yàn)槠渚哂蓄惡扇~表面性質(zhì)的、直徑為2-5μm的微米級結(jié)構(gòu)凹坑,在凹坑的內(nèi)部分布著平均直徑為200 μm的納米級結(jié)構(gòu)。這種微納復(fù)合結(jié)構(gòu)有效地增加了不銹鋼基底表面粗糙度,降低了液體與基底表面的接觸面積,使不銹鋼表面具有良好的疏水性。由于基底表面的疏水性能,使得溶于水中的具有腐蝕性的酸堿等物質(zhì)很難到達(dá)基底的表面,從而使得不銹鋼基底的抗腐蝕性能增強(qiáng)到約為普通不銹鋼的20倍。(2)在兩步化學(xué)刻蝕法的基礎(chǔ)上,論文對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),提出一步刻蝕法制備三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不銹鋼基超疏水表面,該方法具有操作簡單、成本低廉、原材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。水滴在這種表面的接觸角高達(dá)175。,并從動(dòng)力學(xué)的角度,研究了不同實(shí)驗(yàn)條件對樣品接觸角和表面形貌的影響規(guī)律。從SEM表征結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)HC1和FOTMS處理后,不銹鋼表面形成了“蜂窩狀”三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),說明表面粗糙度明顯提高。此外,我們通過電化學(xué)腐蝕測試,利用動(dòng)電位極化曲線分析了樣品在3.5wt.% NaCl溶液中的抗腐蝕性能。結(jié)果表明,超疏水表面相對于普通不銹鋼表面的抗腐蝕性能明顯增強(qiáng)。本論文通過對不銹鋼基底表面的化學(xué)刻蝕及修飾改性等方面的研究,從仿生微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及操作簡單、成本低廉的制備方法入手,通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,總結(jié)不同實(shí)驗(yàn)條件對接觸角的影響規(guī)律,在最優(yōu)條件下制得了具有良好的超疏水性和抗腐蝕性的不銹鋼表面。
【關(guān)鍵詞】：超疏水 不銹鋼 微納復(fù)合結(jié)構(gòu) 抗腐蝕
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-26
• 1.1 超疏水表面相關(guān)理論9-12
• 1.1.1 接觸角9
• 1.1.2 Young方程9-10
• 1.1.3 Wenzel方程10-11
• 1.1.4 Cassie方程11-12
• 1.1.5 遲滯角和滾動(dòng)角12
• 1.2 超疏水制備方法12-21
• 1.2.1 化學(xué)刻蝕法13-15
• 1.2.2 等離子體處理法15
• 1.2.3 溶膠-凝膠法15-16
• 1.2.4 電化學(xué)法16-18
• 1.2.5 化學(xué)氣相沉積法18-20
• 1.2.6 模板法20-21
• 1.3 超疏水表面的應(yīng)用21-23
• 1.3.1 超疏水材料在抗腐蝕研究中的應(yīng)用21-22
• 1.3.2 超疏水材料在流體減阻方面的應(yīng)用22-23
• 1.4 超疏水表面存在的問題23-24
• 1.5 本文選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容24-26
• 2 實(shí)驗(yàn)原料和方法26-31
• 2.1 試劑和儀器26-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案28-29
• 2.3 測試與表征方法29-31
• 2.3.1 接觸角測試29
• 2.3.2 紫外-可見分光光度計(jì)29
• 2.3.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡29-30
• 2.3.4 金相顯微鏡30
• 2.3.5 X射線衍射儀30
• 2.3.6 電化學(xué)分析測試30-31
• 3 不銹鋼基仿生微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及其超疏水性31-48
• 3.1 不銹鋼基底超疏水表面的制備方法31-32
• 3.2 氟硅烷對不銹鋼表面的改性機(jī)理32-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-46
• 3.3.1 樣品表面潤濕性表征33-35
• 3.3.2 樣品表面形貌表征35-36
• 3.3.3 不同實(shí)驗(yàn)條件對樣品表面形貌和潤濕性的影響36-41
• 3.3.4 表面超疏水性的穩(wěn)定性41-42
• 3.3.5 樣品表面XRD和抗反射表征42-44
• 3.3.6 不銹鋼表面疏水性形成分析44-45
• 3.3.7 樣品抗腐蝕性能表征45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 4 不銹鋼基三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制備及其超疏水性48-61
• 4.1 不銹鋼基底超疏水表面的制備方法48
• 4.2 氟硅烷對不銹鋼表面的改性機(jī)理48-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-60
• 4.3.1 樣品表面潤濕性表征50-51
• 4.3.2 樣品表面形貌表征51-52
• 4.3.3 不同實(shí)驗(yàn)條件對不銹鋼表面疏水性和表面形貌的影響52-56
• 4.3.4 樣品表面XRD和抗反射表征56-58
• 4.3.5 不銹鋼表面疏水性形成分析58-59
• 4.3.6 樣品抗腐蝕性能表征59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏增江;田冬;肖成龍;劉偉良;;超疏水表面:從制備方法到功能應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2009年11期

2 潘光;黃橋高;胡海豹;劉占一;;超疏水表面的潤濕性及其應(yīng)用研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年21期

3 牟丹;周奕含;;疏水高分子單鏈在疏水表面上吸附和擴(kuò)散過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

4 ;超疏水表面制備技術(shù)取得進(jìn)展[J];化工中間體;2011年04期

5 郭樹虎;于志家;羅明寶;孫曉哲;;超疏水表面潤濕理論研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年05期

6 秦亮;劉天慶;;親/疏水表面上液滴滯后阻力的研究[J];化工進(jìn)展;2012年08期

7 劉金秋;柏沖;徐文華;張獻(xiàn);劉迎凱;姚金水;劉偉良;;高黏附性超疏水表面的研究進(jìn)展[J];應(yīng)用化學(xué);2013年07期

8 蔣雄;喬生儒;張程煜;胡海豹;劉曉菊;;疏水表面及其減阻研究[J];化學(xué)進(jìn)展;2008年04期

9 林飛云;馮杰;黃明達(dá);鐘明強(qiáng);;基于不銹鋼模板熱壓微模塑構(gòu)建聚乙烯超疏水表面[J];功能高分子學(xué)報(bào);2010年02期

10 賴躍坤;陳忠;林昌健;;超疏水表面黏附性的研究進(jìn)展[J];中國科學(xué):化學(xué);2011年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高環(huán);耿信鵬;王保懷;白泉;;變性牛血清蛋白在適度疏水表面上構(gòu)象變化的鹽濃度依賴性研究[A];中國化學(xué)會第十二屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2009年

2 柴瑜;耿信鵬;彭晶晶;鄭長征;;鹽濃度對天然核糖核酸酶在疏水表面上吸附穩(wěn)定性及構(gòu)象影響的研究[A];中國化學(xué)會第十二屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2009年

3 耿信鵬;鄭美榮;王保懷;耿信篤;劉愛玲;;天然溶菌酶在疏水表面置換吸附焓的鹽濃度影響研究[A];中國化學(xué)會第十三屆全國化學(xué)熱力學(xué)和熱分析學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2006年

4 王倩;楊振忠;;利用海膽狀復(fù)合微球制備超疏水表面[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

5 陳勝;崔樹勛;;超疏水表面自清潔機(jī)理研究[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-第2分會：溶液中的聚集與分子組裝[C];2013年

6 馮小艷;耿信鵬;周燁;侯海云;;鹽濃度對變性α-淀粉酶在疏水表面上吸附及構(gòu)象的影響[A];中國化學(xué)會第十二屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2009年

7 宋付權(quán);武玉海;俞巨高;;疏水-超疏水表面的簡易制備方法[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

8 姜程;王齊華;;超疏水表面的研究及制備[A];甘肅省化學(xué)會二十六屆年會暨第八屆中學(xué)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會論文集[C];2009年

9 胡海豹;陳立斌;黃蘇和;鮑路遙;;水滴撞擊超疏水表面的彈跳行為研究[A];第十二屆全國物理力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

10 王媛怡;王慶軍;陳慶民;;不同化學(xué)修飾超疏水表面疏冰功能的驗(yàn)證[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題F：功能高分子[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李大慶;新面料何以冬暖夏涼[N];科技日報(bào);2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 孔令豪;磷銅超疏水表面的質(zhì)制備及其性能研究[D];河南大學(xué);2016年

2 錢柏太;金屬基體上超疏水表面的制備研究[D];大連理工大學(xué);2006年

3 楊昊煒;聚硅氧烷超疏水表面制備及其性能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

4 李晶;多元耦合仿生疏水金屬表面制備原理與方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 時(shí)銀龍;溶膠—凝膠法和水熱合成法制備超疏水表面及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];華南理工大學(xué);2015年

2 楊娜;超疏水表面在鎂合金上制備及其抗腐蝕研究[D];西南大學(xué);2015年

3 侯金林;反應(yīng)性聚硅氧烷納米顆粒的制備及超疏水表面的構(gòu)筑[D];陜西科技大學(xué);2015年

4 王夢蕾;微—納米二元結(jié)構(gòu)超疏水表面抑冰性能研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

5 李偉;鎂合金基體上超疏水表面的制備及功能特性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 時(shí)慶文;鋁合金基體超疏水表面抗冰特性研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

7 劉英雨;不銹鋼基超疏水表面制備技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 童文建;鈦基體超疏水表面的刻蝕法制備及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2015年

9 呂大梅;鋁基超疏水表面的制備與腐蝕防護(hù)性研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

10 趙麗斌;銅基超疏水表面的制備及性能研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

，

本文編號：647029