液相中固体表面浸润性的调控研究

发布时间：2017-10-05 20:28

  本文关键词：液相中固体表面浸润性的调控研究

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【摘要】：近年来,超浸润材料因其广泛的应用背景成为大家关注的一个新热点,随着研究的深入,针对超浸润材料的研究不再仅仅停留在空气环境下超亲水与超疏水表面,对于更加复杂的液相体系下超浸润材料的研究也收到了人们的关注。这些表面在众多领域如防腐、抗污染及油水分离等方面都有着潜在的应用。因此,本论文中,我们对液相下的几种固体表面的浸润性的调控进行了研究,主要工作有以下几部分。1、通过氧等离子处理法制备了平滑水下超疏油表面。氧等离子处理后,硅表面的羟基含量显著增加,羟基含量的增加同时增强了表面的水合作用,从而通过氢键作用在表面形成水膜,阻碍了油滴的润湿。该表面具有突出的水下低粘附超疏油特性,且具有较好的普适性,对多种油都显示类似的性能。同时,制备出的表面还具有较好的稳定性,如抗挤压,耐酸碱等。此外,我们还将这种简单的方法引申到了多种平滑表面,如金、银、铜、玻璃和石英表面,制备出了多种具有类似功能的水下超疏油表面,并且实现了对水下油滴的收集等相关应用。2、通过离子处理与热处理的作用,采用具有微米柱结构的表面,实现了具有油下超亲水到油下超疏水可逆转变的表面的制备。该表面在氧等离子处理后变为油下超亲水,接触角几乎为零,然后对其进行氮气氛围下500℃加热6 h后,其转变为油下超疏水,接触角高达160°。并且其在不同种类油下均具有这种可转变的润湿性。表面浸润性的变化主要归因于表面水合作用的变化。氧等离子处理可以增加表面羟基含量,而高温加热具有脱羟基的作用。表面羟基的含量影响了其与水分子间的氢键作用强弱,从而影响到了表面水合作用的强弱。结合微纳米结构的放大效应,使用具有微米柱结构的表面实现了超浸润的调控。该种表面在油下少量水的去除方面有着良好的应用前景。3、一步浸泡法实现水下超疏油到超亲油表面的制备。将喷有一层粗糙铜纳米颗粒的玻璃表面浸泡于1 mM的硬脂酸乙醇溶液中,调整浸泡时间得到了具有花状微米结构的不同粗糙度的硬脂酸铜表面。结果表明,随着浸泡时间的增加,表面由水下超疏油向水下超亲油发生转变。并且此种表面具有很好的化学稳定性,在空气中贮存超过10天,润湿性依然不变。研究发现,表面浸润性的变化主要是由于表面不同的微结构引起了表面浸润状态的变化。
【关键词】：超浸润 氧等离子 水下超疏油 水下超亲油 智能调控
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 固体表面浸润性的概述9-11
• 1.2 超浸润表面的制备11-18
• 1.2.1 超浸润表面制备的物理方法11-13
• 1.2.2 超浸润表面制备的化学方法13-16
• 1.2.3 化学和物理联用的方法制备超浸润表面16-18
• 1.3 超浸润材料在实际中的应用18-24
• 1.3.1 防腐蚀18-19
• 1.3.2 防起雾19-20
• 1.3.3 防冻20-21
• 1.3.4 医药21-22
• 1.3.5 油水分离22-24
• 1.4 立题依据和主要研究内容24-26
• 第2章 实验仪器及方法原理26-30
• 2.1 实验药品及实验仪器26-27
• 2.1.1 实验药品26-27
• 2.1.2 实验仪器27
• 2.2 样品性能表征27-30
• 2.2.1 扫描电子显微镜测试27-28
• 2.2.2 原子力显微镜测试28
• 2.2.3 X射线光电子能谱测试28
• 2.2.4 三维激光共聚焦显微镜测试28
• 2.2.5 红外光谱测试28-29
• 2.2.6 润湿性测试29-30
• 第3章 平滑水下超疏油表面的制备与性能研究30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 水下超疏油表面的制备30-31
• 3.3 测试结果与讨论31-38
• 3.3.1 表面形貌分析31-32
• 3.3.2 润湿性能测试32-34
• 3.3.3 表面化学组成分析34-36
• 3.3.4 低粘附性测试36-37
• 3.3.5 表面稳定性测试37-38
• 3.4 应用38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 油下超疏水/超亲水智能可逆转变表面的制备及性能的研究40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 特殊浸润性表面的制备40-41
• 4.3 结果与讨论41-45
• 4.3.1 表面形貌分析41
• 4.3.2 表面浸润性测试41-44
• 4.3.3 表面化学组成分析44-45
• 4.4 应用45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 水下超疏油/超亲油表面的可控制备47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 可控浸润性表面的制备47
• 5.3 测试结果与讨论47-52
• 5.3.1 实验条件的选取47-48
• 5.3.2 表面形貌分析48-49
• 5.3.3 表面化学组成分析49-50
• 5.3.4 表面浸润性能分析50-52
• 5.4 机理分析52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果62-64
• 致谢64

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本文编号：978677