飞秒激光诱导微纳结构表面的防覆冰性能研究

发布时间：2023-02-17 21:12

　　固体材料表面结冰是电网维护、风能发电以及航空领域面临的重要问题,若不妥善解决会产生巨大的经济损失以及人身安全隐患。近期,人们提出了一种新的防覆冰方式,即利用具有润湿功能的微纳结构表面可有效抑制材料表面结冰,有望解决表面防覆冰问题。飞秒激光加工可直接在金属表面上制备出多种微纳结构,可使其表面形成疏水的润湿功能。因此,本文针对金属材料防覆冰的应用需求,选取两种具有广泛重要用途的金属材料(铜和镍),利用飞秒激光分别在其表面制备了微纳结构,并对微纳结构表面进行了表面低温润湿、抗结冰特性的研究。在金属铜的润湿及抗结冰的研究中,发现在未经任何化学修饰的条件下、仅在空气中放置,由飞秒激光直接制备微纳结构的铜表面即可实现微纳结构表面由亲水性向疏水性的自发转变,并且微纳双尺度表面结构具有更良好的疏水特性。在低温结冰延迟实验中,疏水微纳结构表面延迟结冰的时间与未经激光处理的原表面相比均有明显延长,在优化的条件下推迟结冰时间可增加1倍。并且,微纳结构表面结冰延迟效果与其低温情况表面疏水性能相关,表面接触角越大结冰延迟效果越好。进一步,通过经典形核理论分析了延缓液滴结冰的物理机制。在金属镍的润湿及抗结冰的研究...

【文章页数】：46 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 疏水润湿功能表面防覆冰研究进展
    1.3 疏水功能表面的制备方法
    1.4 本文研究内容
第二章 表面润湿特性及防冰特性基本理论
    2.1 引言
    2.2 表面润湿性
    2.3 疏水表面防冰性能理论
    2.4 本章小结
第三章 飞秒激光制备金属铜微纳结构表面的低温润湿及抗结冰特性研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置与方法
    3.3 飞秒激光制备铜表面微纳结构
    3.4 微纳结构表面对润湿特性的影响
    3.5 温度对微纳结构表面润湿及抗结冰特性的影响
    3.6 疏水微纳结构表面推迟结冰的物理机制
    3.7 本章小结
第四章 飞秒激光诱导金属镍微纳结构表面的低温润湿及抗结冰特性研究
    4.1 引言
    4.2 飞秒激光制备镍表面微纳结构
    4.3 微纳结构表面对润湿特性的影响
    4.4 亲水和疏水微纳结构表面对抗结冰特性的影响
    4.5 疏水微纳结构表面对液滴回弹过程的研究
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的学术成果



本文编号：3744592