丝网印刷辅助电解加工制备微纳复合结构的超疏水铜片的研究

发布时间：2020-07-12 10:36

【摘要】：金属工程材料遍及我们生产生活的各个领域,具有特殊润湿性的金属材料是界面材料研究的一个重点,在抗腐烛、油水分离等领域具有广泛的应用前景。本研究采用丝网印刷技术制备电解掩膜,通过电解加工制备出带微纳复合结构的超疏水铜片,并研究了超疏水铜片的抗结霜性,主要内容包括:1.精细丝网印刷工艺与参数研究。影响丝网印刷精度的因素比较多,本文从丝网的选择、油墨性能及承印物等方面进行了分析。分析了各种最小网点计算公式的局限性,根据最小网点计算公式计算出最小网点尺寸,在此基础上导出了网点间距的计算公式。分析了油墨在铜版纸和铜片上的铺展特性,油墨黏度和原稿的网点面积率是影响油墨转移和网点扩大的重要因素,是制备细小电解掩膜的关键。实验对油墨黏度和网版网点面积率对掩膜尺寸的影响进行了讨论,在铜片上用30%网点面积率和印版的1000-1600厘泊的油墨可以得到尺寸较适中的掩膜。2.丝网印刷辅助电解加工法制备微纳复合结构。本文提出了一种丝网印刷辅助电解加工制备微结构的方法,成功地将印刷工艺引入到电解表面微结构加工领域,解决了传统的掩膜电解法掩膜制作工艺复杂的问题,具有极广阔的应用前景。通过丝网印刷在铜片表面印刷出电解掩膜,掩膜尺寸在140μm-160μm之间,掩膜间隙在80μm-110μm之间。讨论了电压和电解液浓度对加工精度的影响,综合考虑微结构的电解精度,用5V电压在5 wt%电解液中电解120 s,得到的微结构高度和倾斜角分别为23.7μm和11.2°。3.具有微纳复合结构的超疏水铜片的制备和性能研究。本文提出了两种制备微纳复合结构的方法:电解氧化法和一步电解法。方法一:用氯化铁溶液刻蚀加工得到的微结构,从而得到微纳复合结构。方法二:在电解液中加入氯化铁溶液,组成硝酸钠与氯化铁混合溶液,带掩膜的铜片经电解后可一步获得微纳复合结构。电解氧化法制备的超疏水铜片最大接触角为155°,最小滚动角为6°。一步电解法制备的超疏水铜片最大接触角为153°,最小滚动角为3°。电解氧化法中讨论了氯化铁浓度对接触角的影响,一步电解法中讨论了电压对接触角的影响。两种方法制备的超疏水铜片都能有效延缓水汽在铜片表面结霜,具有良好的抗结霜性能。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS871.1;TG662
【图文】：

示意图,固体表面,液滴,示意图

图 1-1 液滴与光滑固体表面接触示意图Fig. 1-1 Schematic of liquid droplet on a smooth solid surface角小于 90°时，称为亲水表面，如图 1-2a。当接触角大于 90°小面，如图 1-2b。当接触角大于 150°时，称为超疏水表面[7]，如图 1-2 液滴形状与接触角： a 亲水表面，b 疏水表面， c 超疏水表面Fig. 1-2 Water drops and CA: (a) hydrophilic surface, (b) hydrophobic surface(c) superhydrophobic surface触角通过静滴测量获得，动态接触角在水滴的生长（前进接触角期间被测量，接触角滞后现象是水滴滚动前在表面上存在前进接于化学不均匀性和粗糙度，许多物体表面显示出更大的滞后[8]。现象的相关理论，Wenzel 理论和 Cassie-Baxter 理论(又称 Cassie

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VV──固体与气体间的张力，L──固体与液体间的张力。图 1-1 液滴与光滑固体表面接触示意图Fig. 1-1 Schematic of liquid droplet on a smooth solid surface接触角小于 90°时，称为亲水表面，如图 1-2a。当接触角大于 90°小于 1水表面，如图 1-2b。当接触角大于 150°时，称为超疏水表面[7]，如图 1-2

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图 1-3 Wenzel 模型示意图Fig. 1-3 Schematic diagram of Wenzel mode对粗糙表面的接触角进行了分析，提出表观接cos cos coscθ θ + θ1 1 2 2＝（1-3）相分率，相分率，，角，角。均匀的表面，代表固态相分率，(1 )为空

【参考文献】