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《銅基仿生超疏水表面的制備方法及潤(rùn)濕性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)：TB381單位代碼：10183研究生學(xué)號(hào)：2015434025密級(jí)：公開吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文(專業(yè)學(xué)位)銅基仿生超疏水表面的制備方法及潤(rùn)濕性能研究PreparationMethodsandWettingPropertiesofBiomimeticSuperhydrophobicCopperSurfaces作者姓名：劉紹成類別：工程碩士領(lǐng)域(方向)：材料工程指導(dǎo)教師：江忠浩教授張義和高級(jí)工程師培養(yǎng)單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院2018年5月銅基仿生超疏水表面的制備方法及潤(rùn)濕性能研究PreparationMetho
2、dsandWettingPropertiesofBiomimeticSuperhydrophobicCopperSurfaces作者姓名：劉紹成領(lǐng)域(方向)：材料工程指導(dǎo)教師：江忠浩教授張義和高級(jí)工程師類別：工程碩士答辯日期：2018年05月31日摘要銅基仿生超疏水表面的制備方法及潤(rùn)濕性能研究在自然界中許多動(dòng)植物都表現(xiàn)出超疏水性，最常見的就是“出淤泥而不染”的荷葉、將露水凝結(jié)成珠的稻葉、雨打不濕的蝴蝶翅膀等等，科研工作者通過仿生技術(shù)，將這種特殊的表面潤(rùn)濕現(xiàn)象應(yīng)用到諸如自清潔、油水分離、防霜凍和耐腐蝕等方面。本文通
3、過模仿稻葉和荷葉的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)制備超疏水表面，所選材料為金屬銅，銅具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在半導(dǎo)體、建筑等工業(yè)生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，所以，研究它具有現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。目前制備超疏水表面的方法眾多，比如電化學(xué)沉積法、模板法、溶膠凝膠法等，在眾多方法中，基本都是先在材料表面構(gòu)造一定的粗糙度，然后用低表面能的物質(zhì)進(jìn)行修飾，尤其是在金屬材料表面構(gòu)造超疏水表面，因其具有較高的表面能，更需要借助外來(lái)修飾劑進(jìn)行表面處理，所以很少有人能直接在金屬表面構(gòu)建超疏水表面，而本文所采取的方法就可以不加
4、修飾劑直接制備銅基超疏水表面，因此更具有理論研究?jī)r(jià)值。本文通過劃刻法與電刷鍍相結(jié)合、激光加工法兩種方法在金屬銅表面成功制備出超疏水表面，通過掃描電子顯微鏡進(jìn)行微觀形貌觀察，通過X射線衍射儀和X射線光電子能譜儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)和成分檢測(cè)，通過光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行接觸角測(cè)試。研究了超疏水表面的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為、激光加工參數(shù)和熱處理時(shí)間等對(duì)潤(rùn)濕性能的影響、超疏水表面的實(shí)際應(yīng)用性能分析等。主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：1)通過機(jī)械劃刻和電刷鍍相結(jié)合制備出了具有方向性的類稻葉結(jié)構(gòu)的超疏水表面，接觸角高達(dá)157.3°，在平行溝槽方向上和
5、垂直溝槽方向上，無(wú)論靜態(tài)接觸角還是動(dòng)態(tài)接觸角都存在各向異性。在電刷鍍處理之后，將樣品Ⅰ和Ⅱ進(jìn)行120min、180℃低溫退火處理，樣品Ⅲ和Ⅳ在干燥皿里室溫靜置4個(gè)月，經(jīng)測(cè)試，樣品都具有超疏水性能，得出：低溫?zé)崽幚砜梢杂行Эs短制備超疏水樣品的時(shí)間。2)為了更進(jìn)一步的提高制樣速率及成品率，在前期構(gòu)造表面粗糙結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)中以激光標(biāo)刻取代機(jī)械劃刻，經(jīng)表面分析得出我們所制備的樣品具有類荷葉的三級(jí)分級(jí)結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測(cè)接觸角高達(dá)158.1°，滾動(dòng)角低至5.6°，具有典型的自清潔效果。另外，通過橫向水滴平移法還檢測(cè)了各樣品的接觸角滯后情
6、況，得出隨著標(biāo)刻步長(zhǎng)的增大I接觸角滯后越大。3)本文還探索了直接通過激光加工來(lái)制備超疏水樣品的方法，并探索了激光加工參數(shù)對(duì)表面形貌的影響，加工參數(shù)和熱處理時(shí)間對(duì)超疏水性能的影響。經(jīng)掃描圖像分析得出加工參數(shù)可控制樣品表面的圖案和溝槽深度，經(jīng)接觸角測(cè)量得出最佳標(biāo)刻步長(zhǎng)為50μm，最佳標(biāo)刻速率為100mm/s，130℃時(shí)最佳熱處理時(shí)間為4小時(shí)。4)最后研究了超疏水表面的應(yīng)用性能，分析了超疏水表面的自清潔現(xiàn)象和機(jī)理，測(cè)試了室溫冰雪融化性能、低溫滴水抗結(jié)冰性能和耐腐蝕性能，經(jīng)檢測(cè)分析，本實(shí)驗(yàn)制備的樣品具有優(yōu)良的自清潔、抗結(jié)
7、冰和耐腐蝕等應(yīng)用性能。關(guān)鍵詞：超疏水，電刷鍍，激光加工，機(jī)械劃刻，銅基體IIAbstractPreparationMethodsandWettingPropertiesofBiomimeticSuperhydrophobicCopperSurfacesInnature,manyanimalsandplantsexhibitsuperhydrophobicity,themostcommonofwhicharelotusleavesthatare“comeoutofthedirtymudunsoiled”,ricel
8、eavesthatcondensedewintobeads,andbutterflywingsthatdonotwet,andsoon.Researchersapplythisspecialwettingpropertytoaspectssuchasself-cleaning,oil-waterseparation,frostprotection,andcorrosion
