极端润湿性图案化表面的掩膜化学加工及应用研究

发布时间：2021-08-04 20:18

　　极端润湿性图案化表面因同时具备超疏水和超亲水表面的自清洁、耐腐蚀、抗结冰等优良特性,在生物工程、水雾收集、医疗医学等领域具有广阔的应用前景。但目前制备极端润湿性图案的方法工艺较复杂、通用性较差,特别是对于工程领域的多种金属基体,缺乏一种可低成本、高效制备极端润湿性图案的通用方法。论文提出采用无特殊改性的掩膜辅助两步法,在铝、钛、锌、镁合金、不锈钢等多种基体表面制备出极端润湿性图案,并将通过该方法制备的极端润湿性图案化表面应用于雾气收集试验,对不同表面的雾气收集效率开展研究。主要内容包括:针对传统制备方法成本高、适用性差的缺点,提出一种基于掩膜辅助的二次化学加工方法,在金属基体表面制备超疏水/超亲水润湿性图案。首先通过掩膜辅助的化学加工和氟硅烷修饰制备超疏水区域,然后对原掩膜覆盖区域滴反应溶液制备超亲水图案。该方法不需要大型的试验设备和特殊改性,可快速制备出超疏水/超亲水润湿性图案。为在铝基体表面制备极端润湿性图案,将贴有掩膜的铝板放入氯化铜水溶液中刻蚀出微纳米结构,氟硅烷改性后获得超疏水表面,然后用注射器滴刻蚀液的方法将原先掩膜覆盖的区域刻蚀成超亲水区域,刻蚀时间均为20 s。经过两次... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 极端润湿性图案化表面制备研究现状
    1.3 极端润湿性图案化表面应用研究现状
    1.4 目前研究存在的问题
    1.5 论文研究思路
2 固体润湿性和雾气收集的相关理论
    2.1 固体表面润湿性理论
        2.1.1 基本定义
        2.1.2 经典数学模型
    2.2 雾气收集相关理论
        2.2.1 收集过程分析
        2.2.2 常用结构
    2.3 本章小结
3 金属基体极端润湿性图案化表面的制备
    3.1 基于掩膜辅助的二次化学加工方法
        3.1.1 试验装置
        3.1.2 掩膜的特性与制备方法
        3.1.3 制备工艺流程
        3.1.4 表征仪器
    3.2 铝基体极端润湿性图案化表面的制备
        3.2.1 制备过程
        3.2.2 铝基体图案化表面的表征
    3.3 钛、钢、锌、镁合金基体制备极端润湿性图案化表面
        3.3.1 试验材料
        3.3.2 钛基体极端润湿性图案化表面的制备
        3.3.3 钢基体极端润湿性图案化表面的制备
        3.3.4 锌基体极端润湿性图案化表面的制备
        3.3.5 镁合金极端润湿性图案化表面的制备
    3.4 本章小结
4 金属表面雾气收集研究
    4.1 装置的搭建
    4.2 铝基体不同润湿性特征表面的雾气收集试验
        4.2.1 各种润湿性特征表面的雾气收集过程分析
        4.2.2 试验结果分析
    4.3 不同金属图案化表面的雾气收集操作试验与分析
        4.3.1 铝、锌、镁合金图案化表面雾气收集过程分析
        4.3.2 试验结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]浸润性可转变的超疏水织物用于油水分离研究[J]. 郭素明,蔡再生,牟晓峰.  表面技术. 2017(05)
[2]超疏水吸油性聚二乙烯基苯的制备及其油水分离性能[J]. 曾泽延,章哲承.  材料科学与工程学报. 2015(02)
[3]超亲/超疏水微图案的制作及应用[J]. 卞烨,王卉.  现代化工. 2014(09)
[4]超疏水表面减阻水洞实验及减阻机理研究[J]. 黄桥高,潘光,武昊,胡海豹,宋保维.  实验流体力学. 2011(05)
[5]液体表面张力测定方法的研究进展[J]. 尹东霞,马沛生,夏淑倩.  科技通报. 2007(03)

博士论文
[1]仿生水汽冷凝/收集微纳复合结构制备研究[D]. 谭先华.华中科技大学 2016

硕士论文
[1]可控体积液滴的无损操作研究[D]. 黄柳.大连理工大学 2017
[2]仿沙漠甲壳虫表面的水收集性质研究[D]. 朱海.湖北大学 2017
[3]不锈钢基超疏水表面制备技术研究[D]. 刘英雨.哈尔滨工业大学 2015
[4]固体聚合物表面接触角的测量及表面能研究[D]. 陈晓磊.中南大学 2012



本文编号：3322340