激光脉冲沉积复合制备仿生耦合结构建模与演化机制研究
发布时间：2020-11-09 22:45
基于自然界生物表面的微观结构研究发现,生物表面优异的特性与组织结构和微观形貌有着巨大地联系,包括荷叶乳突复合结构展现自清洁性、蝴蝶翅膀表面层级结构展现疏水各向异性、花生叶表面粗糙皱褶结构展现高粘附特性等。通过对荷叶等超疏水植物表面的深入研究,采用激光加工方法和脉冲沉积技术复合加工制备了仿生疏水表面。分析其表面结构的形貌特征,同时建立仿生结构模型,研究复合加工耦合结构对表面润湿性和粘附性的影响规律及演化机制。结果表明,采用激光加工方法在铝合金基体上构筑了不同加工间距的网格状结构疏水表面,又采用脉冲沉积技术以激光网格状结构为基底,在网格状结构表面的沟槽、坑状、飞溅堆积物和颗粒等结构上,沉积了大量不同尺寸的“类菜花状”结构,共同形成了类荷叶耦合结构表面。通过改变耦合间距和刷镀时间,获得了不同形貌的表面结构。脉冲沉积获得的“类菜花状”结构对表面疏水性起到关键作用,而激光加工获得的规则排列的网格状结构进一步放大了表面疏水性能,使耦合结构表面获得了优异的疏水特性,接触角最大可以达到150.6°,各方向均具有相同的疏水特性。通过建立耦合结构模型,研究耦合结构对表面疏水性和粘附性的演化机制。试样表面不但具有较好的疏水性,同时具有高粘附特性。这一研究将会对金属表面疏水性、粘附性等制备与应用带来一定的指导意义。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB306
【部分图文】：
图 1.1 不同生物及其表面组织结构[1-6]光具有高能量、方向性好、单色性好等优异特点，经常被应用于工业制造光器和激光技术的不断研究和发展，激光器的种类大量增多，包括飞秒光、纳秒激光、激光打标、激光切割和激光焊接等先进激光器。这些功器可以满足生产生活中各种加工，既可以让金属材料在高能量作用下全断或孔加工等，又可以让金属表面部分熔融，进行标刻和焊接。激光加可控性强、成本低和绿色无污染等优点更加的扩大了其发展领域。而电种将金属镀层薄膜与基体相结合的制备方法，其中的电刷镀技术利用氧通过将浸有金属镀液的阳极石墨镀笔与阴极基体之间产生相对移动，使阳离子在阴极基体表面得到电子从而结晶沉淀，形成一层均匀、致密的种金属镀层可以根据选择的基体进行合理搭配，可以镀金、银、铜和镍镀层，从而拥有镀层金属优异的表面特性。整个工艺操作灵活简单，制体具有较好的结合强度，镀层性能比较稳定，沉积效率高，经常被应用表面防护等领域。众多的有色金属材料中，铝合金作为工业生产中应用最广泛的金属材料
图 1.2 不同旋转速度的超疏水石墨烯的 SEM 图[32]了采用一步法获得仿生疏水表面外，将两种或两种以上的方法相结合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用电感耦合等离子体和微模铸造技术将聚进行组装，获得了具有较强粘附性的仿壁虎微纤维表面。分析了表面粗对附着力的影响以及微纤维表面对于超疏水性和自清洁性的影响。通过直径、高度及纤维间距（图 1.3），获得了不同粘附性和润湿性的超疏水。Chen 等[38]认为水稻叶的第三级棱状结构、微米级乳突结构和纳米结构疏水性和各向异性不可缺少的条件。同时微纳米级结构导致了水稻叶表性能，而第三级棱状结构引起正交方向的能量势垒，导致各向异性的滑动了类水稻叶超疏水表面。Song 等[39]利用光刻辅助电化学刻蚀、氟化反应反应在铝合金表面上制备了类水稻叶多尺度微观结构表面，通过控制液，获得了具有各向异性的表面。
图 1.2 不同旋转速度的超疏水石墨烯的 SEM 图[32]了采用一步法获得仿生疏水表面外，将两种或两种以上的方法相结合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用电感耦合等离子体和微模铸造技术将聚进行组装，获得了具有较强粘附性的仿壁虎微纤维表面。分析了表面粗对附着力的影响以及微纤维表面对于超疏水性和自清洁性的影响。通过直径、高度及纤维间距（图 1.3），获得了不同粘附性和润湿性的超疏水。Chen 等[38]认为水稻叶的第三级棱状结构、微米级乳突结构和纳米结构疏水性和各向异性不可缺少的条件。同时微纳米级结构导致了水稻叶表性能，而第三级棱状结构引起正交方向的能量势垒，导致各向异性的滑动了类水稻叶超疏水表面。Song 等[39]利用光刻辅助电化学刻蚀、氟化反应反应在铝合金表面上制备了类水稻叶多尺度微观结构表面，通过控制液，获得了具有各向异性的表面。
【参考文献】
本文编号：2877059
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB306
【部分图文】：
图 1.1 不同生物及其表面组织结构[1-6]光具有高能量、方向性好、单色性好等优异特点，经常被应用于工业制造光器和激光技术的不断研究和发展，激光器的种类大量增多，包括飞秒光、纳秒激光、激光打标、激光切割和激光焊接等先进激光器。这些功器可以满足生产生活中各种加工，既可以让金属材料在高能量作用下全断或孔加工等，又可以让金属表面部分熔融，进行标刻和焊接。激光加可控性强、成本低和绿色无污染等优点更加的扩大了其发展领域。而电种将金属镀层薄膜与基体相结合的制备方法，其中的电刷镀技术利用氧通过将浸有金属镀液的阳极石墨镀笔与阴极基体之间产生相对移动，使阳离子在阴极基体表面得到电子从而结晶沉淀，形成一层均匀、致密的种金属镀层可以根据选择的基体进行合理搭配，可以镀金、银、铜和镍镀层，从而拥有镀层金属优异的表面特性。整个工艺操作灵活简单，制体具有较好的结合强度，镀层性能比较稳定，沉积效率高，经常被应用表面防护等领域。众多的有色金属材料中，铝合金作为工业生产中应用最广泛的金属材料
图 1.2 不同旋转速度的超疏水石墨烯的 SEM 图[32]了采用一步法获得仿生疏水表面外，将两种或两种以上的方法相结合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用电感耦合等离子体和微模铸造技术将聚进行组装，获得了具有较强粘附性的仿壁虎微纤维表面。分析了表面粗对附着力的影响以及微纤维表面对于超疏水性和自清洁性的影响。通过直径、高度及纤维间距（图 1.3），获得了不同粘附性和润湿性的超疏水。Chen 等[38]认为水稻叶的第三级棱状结构、微米级乳突结构和纳米结构疏水性和各向异性不可缺少的条件。同时微纳米级结构导致了水稻叶表性能，而第三级棱状结构引起正交方向的能量势垒，导致各向异性的滑动了类水稻叶超疏水表面。Song 等[39]利用光刻辅助电化学刻蚀、氟化反应反应在铝合金表面上制备了类水稻叶多尺度微观结构表面，通过控制液，获得了具有各向异性的表面。
图 1.2 不同旋转速度的超疏水石墨烯的 SEM 图[32]了采用一步法获得仿生疏水表面外，将两种或两种以上的方法相结合也仿生疏水表面。Zhang 等[37]利用电感耦合等离子体和微模铸造技术将聚进行组装，获得了具有较强粘附性的仿壁虎微纤维表面。分析了表面粗对附着力的影响以及微纤维表面对于超疏水性和自清洁性的影响。通过直径、高度及纤维间距（图 1.3），获得了不同粘附性和润湿性的超疏水。Chen 等[38]认为水稻叶的第三级棱状结构、微米级乳突结构和纳米结构疏水性和各向异性不可缺少的条件。同时微纳米级结构导致了水稻叶表性能，而第三级棱状结构引起正交方向的能量势垒，导致各向异性的滑动了类水稻叶超疏水表面。Song 等[39]利用光刻辅助电化学刻蚀、氟化反应反应在铝合金表面上制备了类水稻叶多尺度微观结构表面，通过控制液，获得了具有各向异性的表面。
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 连峰;任洪梅;管善堃;张会臣;;超疏水钛合金表面的制备及其摩擦学性能[J];中国有色金属学报;2015年09期
2 张谦;曹凯;陈福明;;脉冲镀铜-化学镀银法制备金属基超疏水表面[J];中国表面工程;2015年05期
3 韩志武;吕尤;马荣峰;牛士超;任露泉;;仿生表面形态对齿轮动力学性能的影响[J];北京工业大学学报;2011年06期
4 邱宇辰;刘克松;江雷;;花生叶表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制备[J];中国科学:化学;2011年02期
本文编号：2877059
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