铝基超疏水表面的制备及其耐久性能的研究

发布时间：2017-12-17 08:12

  本文关键词：铝基超疏水表面的制备及其耐久性能的研究

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【摘要】：超疏水表面由于具有一些特殊性质,如自清洁、防污、减摩、耐腐蚀等,被广泛应用于纺织、建筑、航空、医疗等领域。但是,制备工艺复杂、制造成本高、使用过程中易脱落、环境耐久性差等这些实际问题,限制了超疏水表面的广泛应用。为开发制备工艺简单、成本低廉、同时具有良好稳定性和耐用性的超疏水表面,本文采用两种简单方法成功的在铝基底上制备出了仿生超疏水表面。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对制备得到的超疏水表面的组织成分、微观结构以及润湿性能进行分析;通过UMT摩擦磨损实验机利用钢球在0.5N负载下摩擦表面研究其摩擦性能,利用金相抛光布在0.1N负载下摩擦表面研究其机械疏水耐久度;并用CHI660E电化学工作站测量并分析试样在酸、碱、盐溶液中的耐腐蚀性能。主要研究内容如下:(1)通过水热法在铝基底表面生长出纳米结构的ZnO薄膜,加热20h后得到了对水的静态接触角高达152°、滚动角仅为2°的超疏水表面。摩擦测试表明该薄膜使基底的摩擦系数从0.7降为0.5,机械疏水耐久度测试表明试样在经过2400磨损周期后仍能保持一定的疏水性能。电化学阻抗谱和Tafel曲线测试表明,该薄膜显著降低了铝在海水中的腐蚀速率,缓蚀率分别为93.7%、94.8%、93.8%。且该薄膜对PH值为1-14的腐蚀溶液浸泡、重复紫外光照和长时间大气环境静置下都具有很好的稳定性。(2)通过化学刻蚀法,在铝基体表面上构建了微/纳相结合的双层复合结构,后通过在恒温干燥箱中加热20h制备得到超疏水表面,对水的静态接触角为150°,滚动角为5°。摩擦磨损测试表明该表面在0.5N负载下摩擦系数保持在0.6,在0.1N负载下经过2400磨损周期后仍能保持较高的静态接触角。电化学测试表明该试样具有一定的耐酸、碱、盐稳定性能,缓蚀率分别达到84.9%,55.4%,62.8%。且该薄膜对PH值为1-14的腐蚀溶液浸泡和长时间大气环境静置下同样具有很好的稳定性。本文中,采用水热法和化学刻蚀法两种不同的表面制备技术,在铝基底上制备出了静态接触角大于150°的超疏水表面,且该表面不仅具有较高的机械疏水耐久度,而且具有优异的耐腐蚀性能和稳定性能,这对铝在不同领域的潜在应用提供了有利的价值。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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本文编号：1299369