超疏水表面水下滞留空气层稳定性及浸润性的研究

发布时间：2017-04-16 07:14

  本文关键词：超疏水表面水下滞留空气层稳定性及浸润性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超疏水表面在水下滞留有一层空气,这层空气层的存在使得其在防生物粘附、减阻、水处理等方面有非常诱人的应用前景。而且这层空气使得超疏水表面在水下与油的接触形成一个复杂的液／液／气／固四相界面。目前关于这方面的研究还很少。本文研究了表面滞留空气层对超疏水表面在水下与油的浸润性的影响,探究了超疏水表面在水下与油的浸润机理。并且从表面微观结构和化学组成两方面研究了超疏水表面在水下滞留空气层的稳定性,为纳米界面材料的进一步应用奠定了基础。本文主要内容如下： 1.经过对超疏水表面在水下与油的浸润行为的研究,我们发现：(a)随着滞留空气层的衰减和空气层连续性的降低,超疏水表面在水下与油的接触角逐渐增大,从0°逐渐增大到180°。滞留空气含量的降低,改变了水下表面上水／气／固三相接触线的连续性,从而使油滴的接触角增大；空气层连续性的降低,减少了表面上油滴可以铺展的面积,从而表面上油滴的接触角增大。(b)通过与空气中液体在另一种液体上的展丌状况对比,发现滞留有连续空气层的表面在液体1中与液体2的浸润性与空气中液体1在液体2液面上的状态是保持一致的。研究表明,滞留有连续空气层的超疏水表面在水下与油的浸润行为可以用液体的铺展理论进行解释。 2.通过在不同时间超声震荡的粗糙铝片上修饰有机硅烷,得到了表面微观结构不同的超疏水表面；并且通过调节两种有机硅烷的比例,在粗糙的铝片上制备了表面化学性质不同的超疏水表面。考察了制备超疏水表面在水下滞留空气层的稳定性。研究表明,超声震荡改变了表面的微观结构,使表面在水下形成的水／气界面的形状发生改变(凹形与凸形),从而影响了表面滞留空气层的稳定性；表面能越低的超疏水表面在水下形成的水／气界面向下凹的程度越大,从而表面在水下滞留的空气层越稳定。
【关键词】：超疏水 水下 滞留空气层 浸润性 稳定性
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O647.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 引言10-11
• 第1章 绪论11-28
• 1.1 基本概念和理论11-17
• 1.1.1 固体表面浸润性11-16
• 1.1.1.1 表面自由能11-12
• 1.1.1.2 理想固体表面的接触角和Young's方程12-13
• 1.1.1.3 非理想固体表面的浸润性13-16
• 1.1.2 液体在另一种液体上的展开状况16-17
• 1.2 水下固体表面浸润性研究概况17-27
• 1.2.1 平滑固体表面在水下的浸润性17-19
• 1.2.2 超亲水表面在水下的浸润性19-21
• 1.2.3 超疏水表面在水下的浸润性21-27
• 1.2.3.1 超疏水表面水下滞留空气层的稳定性21-25
• 1.2.3.2 超疏水表面水下与油的浸润性25-27
• 1.3 本文的立题思想27-28
• 第2章 超疏水表面水下与油的浸润性研究28-48
• 2.1 前言28
• 2.2 实验部分28-31
• 2.2.1 实验药品与仪器28-29
• 2.2.2 超疏水表面的制备29-30
• 2.2.2.1 基底的预处理29-30
• 2.2.2.2 表面修饰有机硅烷30
• 2.2.3 水下实验30-31
• 2.2.4 表征31
• 2.3 结果与讨论31-47
• 2.3.1 表面滞留空气层对超疏水表面水下与油的浸润性的影响31-41
• 2.3.1.1 空气层含量对超疏水表面水下与油的浸润性的影响31-36
• 2.3.1.2 空气层连续性对超疏水表面水下与油的浸润性的影响36-41
• 2.3.2 超疏水表面在液相下与另一种液体的浸润机理研究41-47
• 2.3.2.1 液体在另一种液体上的展开状况41-42
• 2.3.2.2 制备表面在空气中的浸润性42-44
• 2.3.2.3 制备表面在液相下与另一种液体的浸润性44-45
• 2.3.2.4 机理分析45-47
• 2.4 本章小结47-48
• 第3章 超疏水表面水下滞留空气层稳定性的研究48-62
• 3.1 前言48
• 3.2 实验部分48-50
• 3.2.1 实验药品和仪器48-49
• 3.2.2 超疏水表面的制备49
• 3.2.2.1 铝片的预处理49
• 3.2.2.2 表面修饰有机硅烷49
• 3.2.3 水下实验49-50
• 3.2.4 表征50
• 3.3 结果与分析50-61
• 3.3.1 表面微观结构对水下滞留空气层稳定性的影响50-55
• 3.3.1.1 制备表面在空气中的浸润性50-51
• 3.3.1.2 表面形貌51-52
• 3.3.1.3 制备表面在水下滞留空气层的稳定性52-54
• 3.3.1.4 机理分析54-55
• 3.3.2 表面化学性质对水下滞留空气层稳定性的影响55-61
• 3.3.2.1 制备表面在空气中的浸润性56-58
• 3.3.2.2 制备水表面在水下滞留空气层的稳定性58-59
• 3.3.2.3 机理分析59-61
• 3.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 攻读学位期间公开发表论文68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杜晨光;夏帆;王树涛;王京霞;宋延林;江雷;;仿生智能浸润性表面研究的新进展[J];高等学校化学学报;2010年03期

  本文关键词：超疏水表面水下滞留空气层稳定性及浸润性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：310283