稳固双疏表面的制备与摩擦学性能基础研究
发布时间：2021-06-22 20:07
近几十年,疏水/疏油表面技术吸引了国内外学者和工业界人士的广泛关注,其具有的优良性质使它得到了应用广泛,然而目前大部分方法制备的疏水/疏油表面的使用寿命仍达不到在严苛工况下的使用要求,针对传统方法制备的疏水/疏油表面存在的机械稳定性弱和耐久性差的情况,本文提出了一种将微结构加工和润湿性控制一步实现的稳固疏水疏油的微结构表面制备新方法:激光液相加工法。主要研究工作如下:（1）提出了激光液相加工法,搭建了激光液相加工实验平台,研究了激光工艺参数在液相环境下对YT15硬质合金表面微观结构形貌的影响规律,实现了微/纳凸起结构双疏表面的制备。通过试验对比研究了不同激光参数制备的双疏表面润湿性的变化情况,结合形貌和元素分析,验证了激光液相加工法制备稳固双疏表面的可行性。（2）利用激光液相加工法,创新激光扫描方式,研究了激光工艺参数在液相环境下对微坑结构双疏表面的形貌及几何参数的影响规律,采用响应曲面法建立了激光工艺参数和微结构几何参数的数学模型,根据优化目标获得了最优的激光工艺参数组合,实现了微坑结构双疏表面的制备。（3）利用可控环境摩擦磨损仪对比研究了激光液相加工法制备的微坑结构双疏表面与传统方...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
理想表面接触角模型
°时，材料被认为是亲水性的；当° °90 150时，材料被认为，材料被认为是超疏水性的。最先用于解释润湿性的理论是杨cosgs sl lg 图 1.2 理想表面接触角模型固体表面静态接触角 是由气-固、固-液，液-气，三种接触处定的（图 1.2）。此公式适用于均匀一致的固体表面且固-液之间部分固体表面粗糙不平这一实际情况，后来的研究者在杨氏理出了 Wenzel 模型[23]和 Cassic-Baxter 模型[24]（图 1.3）。
（a）ZnO 微/纳结构 （b）表面润湿性的转变图 1.4 ZnO 微/纳结构及表面润湿性的转变[40]从上述研究可知，激光表面处理制备的微结构会显著影响表面润湿性，若微结构上还存在着尺度更小的纳米级结构，表面的润湿性会进一步受影响。固体表面经激光表面处理后再结合氟化物浸泡、涂覆涂层、低温退火等合适的低表面能处理方法可以使表面由亲液特性转变为双疏特性。受上述研究启发，若将激光表面处理应用至硬质合金材料，再结合低表面能处理，这样可制备出具有双疏特性的微结构表面。1.3.3 润湿性表面的应用自发现“荷叶效应”以来，润湿性研究受到了极大的关注，并取得了显著的进展[42-44]。经过众多学者专家的研究和推广，润湿性表面已在工农业生产及日常生活中都发挥了重要作用[45-47]。严诚平[48]通过掩膜刻蚀和表面沉积 C4F8 膜的方式在玻璃基底上制备出不同润湿性的表面，通过自制的冷凝实验平台模仿自然界雾气的产生与收集过程，发现润湿差异性表面出现了滴状冷凝现象，并成功收集到了液态的水（图 1.5（a）），证明了润湿差异性的玻璃表面具有捕雾集
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢铁表面超疏水复合涂层的制备及其耐蚀性能研究[J]. 王九华,郑大江,宋光铃. 表面技术. 2018(10)
[2]不同润滑状态下表面润湿性的摩擦学特性研究[J]. 王权岱,李志龙,郭兵兵,蔡兴兴,李鹏阳,李言. 摩擦学学报. 2018(06)
[3]微纳复合沟槽形铝合金表面的结冰性能[J]. 弯艳玲,奚传文,董宾,于化东. 中国表面工程. 2018(04)
[4]自愈性超疏水表面的方法及应用进展[J]. 耿敏,董兵海,王世敏,赵丽,万丽,王二静,张艳平. 功能材料. 2018(06)
[5]耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用[J]. 罗晓民,魏梦媛,曹敏. 材料工程. 2018(05)
[6]超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究[J]. 杨统林,邱祖民,肖建军,王海坤,杨方麒. 现代化工. 2018(06)
[7]表面织构对金属-聚甲醛材料摩擦副磨损行为与机理的影响[J]. 张长桃,王美玲,王晓雷. 表面技术. 2017(06)
[8]激光表面织构铝基低黏附双疏表面[J]. 李晶,赵言辉,李红,杜锋,鲁树珍. 中国表面工程. 2016(03)
[9]金属铝表面超疏水薄膜的构筑及减摩特性[J]. 高帅,曹磊,张泉,万勇. 表面技术. 2016(01)
[10]超疏水钛合金表面的制备及其摩擦学性能[J]. 连峰,任洪梅,管善堃,张会臣. 中国有色金属学报. 2015(09)
博士论文
[1]暗紫贝母有效成分的提取分离及在分子印迹-化学发光分析检测中的应用研究[D]. 韩鸿萍.陕西师范大学 2018
硕士论文
[1]UO2粉末复合分离回收装置的研究[D]. 梁文龙.南华大学 2018
[2]刀具表面混合型微结构的设计与减摩性能研究[D]. 陈馨雯.南京航空航天大学 2018
[3]表面带有规则微织构的球面滑动轴承润滑性能研究[D]. 奚铎闻.华东理工大学 2017
[4]激光诱导氧化辅助微细铣削硬质合金的基础研究[D]. 姚晨佼.南京航空航天大学 2017
[5]微/纳织构化刀具表面的润湿性对减摩性能影响的研究[D]. 宋晓路.南京航空航天大学 2017
[6]铝基超双疏表面的制备及机械疏水耐久度的研究[D]. 付永强.青岛理工大学 2014
[7]活塞环表面织构的摩擦学性能基础研究[D]. 严东升.南京航空航天大学 2009
本文编号：3243458
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
理想表面接触角模型
°时，材料被认为是亲水性的；当° °90 150时，材料被认为，材料被认为是超疏水性的。最先用于解释润湿性的理论是杨cosgs sl lg 图 1.2 理想表面接触角模型固体表面静态接触角 是由气-固、固-液，液-气，三种接触处定的（图 1.2）。此公式适用于均匀一致的固体表面且固-液之间部分固体表面粗糙不平这一实际情况，后来的研究者在杨氏理出了 Wenzel 模型[23]和 Cassic-Baxter 模型[24]（图 1.3）。
（a）ZnO 微/纳结构 （b）表面润湿性的转变图 1.4 ZnO 微/纳结构及表面润湿性的转变[40]从上述研究可知，激光表面处理制备的微结构会显著影响表面润湿性，若微结构上还存在着尺度更小的纳米级结构，表面的润湿性会进一步受影响。固体表面经激光表面处理后再结合氟化物浸泡、涂覆涂层、低温退火等合适的低表面能处理方法可以使表面由亲液特性转变为双疏特性。受上述研究启发，若将激光表面处理应用至硬质合金材料，再结合低表面能处理，这样可制备出具有双疏特性的微结构表面。1.3.3 润湿性表面的应用自发现“荷叶效应”以来，润湿性研究受到了极大的关注，并取得了显著的进展[42-44]。经过众多学者专家的研究和推广，润湿性表面已在工农业生产及日常生活中都发挥了重要作用[45-47]。严诚平[48]通过掩膜刻蚀和表面沉积 C4F8 膜的方式在玻璃基底上制备出不同润湿性的表面，通过自制的冷凝实验平台模仿自然界雾气的产生与收集过程，发现润湿差异性表面出现了滴状冷凝现象，并成功收集到了液态的水（图 1.5（a）），证明了润湿差异性的玻璃表面具有捕雾集
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢铁表面超疏水复合涂层的制备及其耐蚀性能研究[J]. 王九华,郑大江,宋光铃. 表面技术. 2018(10)
[2]不同润滑状态下表面润湿性的摩擦学特性研究[J]. 王权岱,李志龙,郭兵兵,蔡兴兴,李鹏阳,李言. 摩擦学学报. 2018(06)
[3]微纳复合沟槽形铝合金表面的结冰性能[J]. 弯艳玲,奚传文,董宾,于化东. 中国表面工程. 2018(04)
[4]自愈性超疏水表面的方法及应用进展[J]. 耿敏,董兵海,王世敏,赵丽,万丽,王二静,张艳平. 功能材料. 2018(06)
[5]耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用[J]. 罗晓民,魏梦媛,曹敏. 材料工程. 2018(05)
[6]超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究[J]. 杨统林,邱祖民,肖建军,王海坤,杨方麒. 现代化工. 2018(06)
[7]表面织构对金属-聚甲醛材料摩擦副磨损行为与机理的影响[J]. 张长桃,王美玲,王晓雷. 表面技术. 2017(06)
[8]激光表面织构铝基低黏附双疏表面[J]. 李晶,赵言辉,李红,杜锋,鲁树珍. 中国表面工程. 2016(03)
[9]金属铝表面超疏水薄膜的构筑及减摩特性[J]. 高帅,曹磊,张泉,万勇. 表面技术. 2016(01)
[10]超疏水钛合金表面的制备及其摩擦学性能[J]. 连峰,任洪梅,管善堃,张会臣. 中国有色金属学报. 2015(09)
博士论文
[1]暗紫贝母有效成分的提取分离及在分子印迹-化学发光分析检测中的应用研究[D]. 韩鸿萍.陕西师范大学 2018
硕士论文
[1]UO2粉末复合分离回收装置的研究[D]. 梁文龙.南华大学 2018
[2]刀具表面混合型微结构的设计与减摩性能研究[D]. 陈馨雯.南京航空航天大学 2018
[3]表面带有规则微织构的球面滑动轴承润滑性能研究[D]. 奚铎闻.华东理工大学 2017
[4]激光诱导氧化辅助微细铣削硬质合金的基础研究[D]. 姚晨佼.南京航空航天大学 2017
[5]微/纳织构化刀具表面的润湿性对减摩性能影响的研究[D]. 宋晓路.南京航空航天大学 2017
[6]铝基超双疏表面的制备及机械疏水耐久度的研究[D]. 付永强.青岛理工大学 2014
[7]活塞环表面织构的摩擦学性能基础研究[D]. 严东升.南京航空航天大学 2009
本文编号：3243458
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