金属超疏水表面的破坏机制基础研究
发布时间：2021-04-26 13:01
近年来,众多实验室的研究探索展现出了金属超疏水表面在抵抗微生物附着腐蚀、减少流体阻力、降低流致噪声等方面拥有的优异效果,和其在海工装备等应用领域具有的诱人应用前景。然而,为了实现从科学研究走向工程应用,金属超疏水表面的使用寿命和长期耐久性是亟待解决的关键问题。本文围绕金属超疏水表面的激光刻蚀制备工艺、耐久性影响因素、破坏失效规律与修复机制,开展了较系统的研究,主要内容如下:1.分析了不同粘附性的多肉石莲花叶片与玫瑰花瓣的超疏水表面破坏失效机制。通过红外和紫外纳秒激光的辐照破坏失效实验,结果表明多肉石莲花叶片和玫瑰花瓣只在其植物最表层才具有低润湿性,红外激光的能量略过植物表层转化为了加热内层细胞液的热能,对表面微纳结构和低润湿性能几乎没有影响,其中由于玫瑰表层杂质而引起的微米突起破裂现象导致了局部超疏水特征减弱;而紫外激光的高能光子直接作用在植物外层表皮,轻易去除了表面物质并留下刻痕,在一定面积内暴露的内层物质占比增大时,其超疏水性能会逐步丧失。2.通过对铝、黄铜和不锈钢三种工业常用金属,结合激光图形化扫描刻蚀技术和硬脂酸低表面能化学修饰方法,制备获得了超疏水表面。根据润湿性试验结果,结...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 超疏水表面概述
1.1.1 定义与表征
1.1.2 润湿性理论
1.2 超疏水表面制备方法及其耐久性分析
1.3 超疏水表面耐久性的测试手段
1.3.1 热力学耐久性
1.3.2 化学耐久性
1.3.3 机械力学耐久性
1.4 课题来源与研究内容
2 植物超疏水表面的破坏失效机制
2.1 自然界超疏水表面
2.2 多肉植物和玫瑰花瓣的表面分析
2.3 植物超疏水表面破坏失效
2.3.1 红外激光辐照处理
2.3.2 紫外激光辐照处理
2.4 本章小结
3 基于激光刻蚀制备金属超疏水表面
3.1 引言
3.2 激光刻蚀工艺原理
3.3 实验材料、设备与方法
3.4 结果分析
3.4.1 不同处理工艺下的表面润湿性对比
3.4.2 激光刻蚀工艺参数对表面润湿性的影响规律
3.4.3 硬脂酸与基底的结合机理分析
3.5 本章小结
4 金属超疏水表面的破坏失效机制
4.1 引言
4.2 热力学耐久性破坏
4.2.1 水滴冲击测试
4.2.2 冷热环境测试
4.3 化学耐久性破坏
4.3.1 酸碱溶液测试
4.3.2 耐盐性测试
4.3.3 紫外光照射测试
4.4 机械力学耐久性破坏
4.5 金属超疏水表面性能的可修复性
4.6 本章小结
5 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形貌氧化铜纳米材料的合成及表征[J]. 王伯伟,赵洁婷,周刚,王楠. 科技创新与应用. 2018(30)
[2]氧化铁粉的回收与再利用技术探讨[J]. 王章岭,徐亮,田贵昌,韩乐,杨卫东,马海龙. 中国冶金. 2018(10)
[3]物理所氧化亚铜新能源材料分析[J]. 邓紫芸. 科技资讯. 2018(25)
[4]金属（2）:金属密度和熔点的小秘密[J]. 贾成厂. 金属世界. 2018(03)
[5]碳化硅材料特性及其应用浅析[J]. 王增泽. 新材料产业. 2018(01)
[6]α氧化铝晶型结构影响因素分析[J]. 王毅,李东红,陈玮,杨双凤,张岩岩. 中国有色冶金. 2017(06)
[7]海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展[J]. 刘二勇,曾志翔,赵文杰. 表面技术. 2017(11)
[8]纳米TiO2/硬脂酸超疏水材料的制备与表征[J]. 曹坤丽,吴燕,曹福才,朱彦涛,朱文凯. 林业工程学报. 2017(05)
[9]纳米四氧化三铁及其复合材料的性能研究进展[J]. 丁明洁,肖雅丽. 广东化工. 2017(16)
[10]多肉植物的特征及应用价值探讨[J]. 陈艺荃. 东南园艺. 2017(02)
博士论文
[1]超快激光加工的多尺度建模及实验研究[D]. 余栋.北京理工大学 2016
[2]仿生超疏水金属表面的制备与性能研究[D]. 孟可可.吉林大学 2014
[3]纳秒激光诱导若干金属材料微结构及其应用研究[D]. 张恒.苏州大学 2008
硕士论文
[1]微结构超疏水功能表面的激光制备及性能研究[D]. 黄超.江苏理工学院 2018
本文编号：3161456
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 超疏水表面概述
1.1.1 定义与表征
1.1.2 润湿性理论
1.2 超疏水表面制备方法及其耐久性分析
1.3 超疏水表面耐久性的测试手段
1.3.1 热力学耐久性
1.3.2 化学耐久性
1.3.3 机械力学耐久性
1.4 课题来源与研究内容
2 植物超疏水表面的破坏失效机制
2.1 自然界超疏水表面
2.2 多肉植物和玫瑰花瓣的表面分析
2.3 植物超疏水表面破坏失效
2.3.1 红外激光辐照处理
2.3.2 紫外激光辐照处理
2.4 本章小结
3 基于激光刻蚀制备金属超疏水表面
3.1 引言
3.2 激光刻蚀工艺原理
3.3 实验材料、设备与方法
3.4 结果分析
3.4.1 不同处理工艺下的表面润湿性对比
3.4.2 激光刻蚀工艺参数对表面润湿性的影响规律
3.4.3 硬脂酸与基底的结合机理分析
3.5 本章小结
4 金属超疏水表面的破坏失效机制
4.1 引言
4.2 热力学耐久性破坏
4.2.1 水滴冲击测试
4.2.2 冷热环境测试
4.3 化学耐久性破坏
4.3.1 酸碱溶液测试
4.3.2 耐盐性测试
4.3.3 紫外光照射测试
4.4 机械力学耐久性破坏
4.5 金属超疏水表面性能的可修复性
4.6 本章小结
5 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形貌氧化铜纳米材料的合成及表征[J]. 王伯伟,赵洁婷,周刚,王楠. 科技创新与应用. 2018(30)
[2]氧化铁粉的回收与再利用技术探讨[J]. 王章岭,徐亮,田贵昌,韩乐,杨卫东,马海龙. 中国冶金. 2018(10)
[3]物理所氧化亚铜新能源材料分析[J]. 邓紫芸. 科技资讯. 2018(25)
[4]金属（2）:金属密度和熔点的小秘密[J]. 贾成厂. 金属世界. 2018(03)
[5]碳化硅材料特性及其应用浅析[J]. 王增泽. 新材料产业. 2018(01)
[6]α氧化铝晶型结构影响因素分析[J]. 王毅,李东红,陈玮,杨双凤,张岩岩. 中国有色冶金. 2017(06)
[7]海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展[J]. 刘二勇,曾志翔,赵文杰. 表面技术. 2017(11)
[8]纳米TiO2/硬脂酸超疏水材料的制备与表征[J]. 曹坤丽,吴燕,曹福才,朱彦涛,朱文凯. 林业工程学报. 2017(05)
[9]纳米四氧化三铁及其复合材料的性能研究进展[J]. 丁明洁,肖雅丽. 广东化工. 2017(16)
[10]多肉植物的特征及应用价值探讨[J]. 陈艺荃. 东南园艺. 2017(02)
博士论文
[1]超快激光加工的多尺度建模及实验研究[D]. 余栋.北京理工大学 2016
[2]仿生超疏水金属表面的制备与性能研究[D]. 孟可可.吉林大学 2014
[3]纳秒激光诱导若干金属材料微结构及其应用研究[D]. 张恒.苏州大学 2008
硕士论文
[1]微结构超疏水功能表面的激光制备及性能研究[D]. 黄超.江苏理工学院 2018
本文编号：3161456
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