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《銅基和鋁基超疏水表面的制備及摩擦學性能研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、FABRICATIONOFSUPERHYDROPHOBICCOATINGONCOPPERANDALUMINUMSUBSTRATESANDINVESTIGATIONOFTHETIUBOLOGICALPROPERTIESADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByLiPeipeiSupervisor：Prof．Zh
2、angPingyuDate．June，2014關于學位論文獨創(chuàng)聲明和學術誠信承諾本人向河南大學提出碩士學位申請。本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是本人在導師的指導下獨立完成的，對所研究的課題有新的見解。據(jù)我所知，除文中特別加以說明、標注和致謝的地方外，論丈中不包括其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括其他人為獲得任何教育、科研機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同事對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。在此本人鄭重承諾：所呈交的學位論文不存在舞弊作偽行為，文責自負．學位申請人(學
3、位論文作者)簽名：鴦佩佩201中年蘭月f≯日關于學位論文著作權使用授權書本人經(jīng)河南大學審核批準授予碩士學位。作為學位論文的作者，本人完全了解并同意河南大學有關保留、使用學位論文的要求，即河南大學有權向國家圖書館、科研信息機構、數(shù)據(jù)收集機構和本校圖書館等提供學位論文(紙質文本和電子文本)以供公眾檢索、查閱。本人授權河南大學出于宣揚、展覽學校學術發(fā)展和進行學術交流等目的，可以采取影印、縮印、掃描和拷貝等復制手段保存、匯編學位論文(紙質文本和電子文本)。(涉及保密內(nèi)容的學位論文在解密后適用本授權書)學位獲得者(學位論文作
4、者)鐾名：金魚塑學位論文指導教師簽摘要固體表面的浸潤性決定著它們自身的應用與價值，近年來超疏水材料已經(jīng)在生產(chǎn)生活領域展現(xiàn)出其巨大的潛在用途。而銅和鋁材料是工業(yè)國防領域的主導材料，但它們?nèi)匀幻媾R著磨損和腐蝕兩大嚴重問題。基于這些問題，本文采用不同的表面制備技術，分別在銅和鋁表面構建了三種具有不同表面幾何形貌的仿生超疏水復合結構，進而考察了各個樣品的摩擦學性能、耐酸堿腐蝕性能以及超疏水穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容和結果如下：1．通過兩步溶液浸泡過程結合表面修飾硬脂酸技術成功在銅基底上制備了具有低摩擦系數(shù)和耐酸堿性能的超疏水Ag
5、．Cu20／STA表面。首先，將銅片浸入2mol·L。1NaOH溶液中反應生成均勻的Cu20四棱錐晶體結構，然后將其浸入0．33mmol·L—AgN03溶液中進行置換反應，可以在Cu20晶體結構之上沉積一層銀納米顆粒，最后利用硬脂酸乙醇溶液對所制得的層級粗糙結構進行低表面能修飾，賦予該表面以優(yōu)異的超疏水性能。我們分別利用掃描電子顯微鏡和X射線光電子能譜儀對該薄膜進行表面形貌和表面化學成分分析，同時以X射線衍射儀輔助檢測表面晶相結構。此外，我們還澍量了該超疏水表面的潤濕性能，并對其摩擦學性能和耐酸堿腐蝕性進行了初步的
6、評估。結果表明：這種由銀納米顆粒和Cu20晶體所構成的特殊微．納層級結構經(jīng)過疏水性硬脂酸的表面修飾后，表面對水的接觸角達到了162．40，同時，該表面還表現(xiàn)出良好的減摩性能以及一定的耐酸堿腐蝕性能，能夠對銅基底起到很好的保護作用，因此該方法所制備的超疏水表面可以潛在應用于銅的表面修飾技術及摩擦學領域中。2．利用氧化輔助酸刻蝕技術結合置換反應與硬脂酸修飾過程在銅基底上成功制備了具有雙重粗糙結構的刻蝕Cu．Ag／STA超疏水表面。以(NH4)2S208溶液和HCl溶液的混合液作為刻蝕劑對銅片進行選擇性刻蝕，然后通過與A
7、gN03溶液的置換反應過程在粗糙刻蝕銅表面生成均勻的銀顆粒結構，從而可以在銅表面獲得類荷葉的層級粗糙結構，最后在其表面修飾硬脂酸便可得到具有優(yōu)異超疏水性能的復合表面。通過掃描電子顯微鏡，我們觀察到該粗糙表面是由微米級凹凸結構和亞微米級顆粒所組成的雙重粗糙結構。浸潤性測試結果顯示，所得復合表面對水的靜態(tài)接觸角高達160．50，滾動角小于50，表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性能。與此同時，該薄膜還具有良好的減摩性能與耐酸堿腐蝕性能，在許多工業(yè)領域中對于銅基底的防護具有潛在的應用的價值。3．通過簡單的三步溶液浸泡法成功在鋁基底上制各
8、了類荷時層級粗糙結構，該方法結合了鹽酸刻蝕、熱水浸泡和硬脂酸表面修飾過程。分別利用掃描電子顯微鏡和X射線光電子能譜對所制得的樣品進行了表征，同時我們還對其表面的浸潤性能、摩擦學性能以及自清潔性能進行了評價。結果顯示，所得的刻蝕．水煮AI／STA表面由相互連通的微米級凹凸結構和均勻分布的納米級片狀結構組成，而這種雙重尺度的層級結構賦予了該表面優(yōu)異并且穩(wěn)定的超疏
