基于激光精密刻蚀制备可调控润湿性表面基础研究
发布时间：2021-11-17 12:45
润湿性是固体表面的重要性质之一,固体表面的润湿性由其表面粗糙度和表面自由能共同决定,通过改变固体表面的微观结构和化学成分可以实现对固体表面润湿性的人工智能控制。受荷叶效应和花瓣效应的启发,研究人员利用各种各样的技术方法在不同的基体材料上成功地制备出了仿生超疏水/超亲水表面。激光作为一种精密微细加工工具,已广泛用于金属表面微纳米粗糙结构的构建。本文采用激光刻蚀方法在金属表面构筑微纳米粗糙结构,再结合化学处理方法降低材料表面能,制备出可调控润湿性表面。主要研究结果如下:1、从分析Wenzel与Cassie润湿状态的差异和转换理论入手,提出了基于激光刻蚀制备可调控润湿性表面的时空设计方法。设计了一种基于润湿性时空调控的微纳自组装结构,并分析了其制备工艺步骤,通过调控温度,经激光刻蚀表面改性区域的润湿性可以在超亲水和超疏水之间相互转换。这种可调润湿性表面在智能微流体切换、燃料电池、相变传热等领域具有重要的应用前景。2、采用激光刻蚀与乙醇辅助快速低温退火相结合的方法,在紫铜上制备出超疏水表面,最大接触角可以达到161°。制备的超疏水铜表面经过超声波震动和清洗后,其超疏水性能消失,但是再次通过乙醇...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液滴在固体表面的(a)接触角θ和(b)滚动角α示意图
1-2. 超亲水植物表面微纳结构的 SEM 照片：(a)小水榕的平坦表面；（b）藓表面吸水的多孔结构；（c）苔藓表层吸水的多孔结构；（d）松萝菠萝绒结构；（e）斑叶竹芋叶上均匀排布的圆锥状细胞；（f）芦莉超亲水叶多种复合细胞结构[3]ig. 1-2. SEM images of superhydrophilic plant surfaces. (a) Flat and unstructuface of the water plant (Anubias barteri); (b) Surface of the water-adsorbing mhagnum squarrosum), the pores are formed by dead and collapsed cells; (c) Wsorbing porous cell structure of the epidermis of moss Rhacocarpus purpurescd) Epiphytic growing Spanish moss (Tillandsia usneoides) with its characterisulticellular water-absorbing hairs; (e) Uniform conical cells on a leaf of Calathbrina; (f) The composition of different cell types of the superhydrophilic leaveRuellia devosiana[3] 小水榕榕是一种在水下生长的植物，大量的研究表明，这种水下植物相对平滑的，它们的表层细胞一般是扁平结构或者只有轻微的)所示），并且这种扁平的细胞结构上没有覆盖低表面能的蜡质层易地完全浸润这样的表面，形成一种超亲水表面。
自然界中的超疏水表面
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光制备超疏水铜表面及其抗结冰性能[J]. 龙江游,吴颖超,龚鼎为,范培迅,江大发,张红军,钟敏霖. 中国激光. 2015(07)
[2]皮秒激光制备大面积荷叶结构及其硅橡胶超疏水性压印研究[J]. 林澄,钟敏霖,范培迅,龙江游,龚鼎为,张红军. 中国激光. 2014(09)
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]静电纺丝中形貌控制及其应用[D]. 傅杰财.兰州大学 2014
[4]静电纺丝法制备功能性超疏水材料[D]. 王帅.吉林大学 2013
本文编号：3500937
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液滴在固体表面的(a)接触角θ和(b)滚动角α示意图
1-2. 超亲水植物表面微纳结构的 SEM 照片：(a)小水榕的平坦表面；（b）藓表面吸水的多孔结构；（c）苔藓表层吸水的多孔结构；（d）松萝菠萝绒结构；（e）斑叶竹芋叶上均匀排布的圆锥状细胞；（f）芦莉超亲水叶多种复合细胞结构[3]ig. 1-2. SEM images of superhydrophilic plant surfaces. (a) Flat and unstructuface of the water plant (Anubias barteri); (b) Surface of the water-adsorbing mhagnum squarrosum), the pores are formed by dead and collapsed cells; (c) Wsorbing porous cell structure of the epidermis of moss Rhacocarpus purpurescd) Epiphytic growing Spanish moss (Tillandsia usneoides) with its characterisulticellular water-absorbing hairs; (e) Uniform conical cells on a leaf of Calathbrina; (f) The composition of different cell types of the superhydrophilic leaveRuellia devosiana[3] 小水榕榕是一种在水下生长的植物，大量的研究表明，这种水下植物相对平滑的，它们的表层细胞一般是扁平结构或者只有轻微的)所示），并且这种扁平的细胞结构上没有覆盖低表面能的蜡质层易地完全浸润这样的表面，形成一种超亲水表面。
自然界中的超疏水表面
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光制备超疏水铜表面及其抗结冰性能[J]. 龙江游,吴颖超,龚鼎为,范培迅,江大发,张红军,钟敏霖. 中国激光. 2015(07)
[2]皮秒激光制备大面积荷叶结构及其硅橡胶超疏水性压印研究[J]. 林澄,钟敏霖,范培迅,龙江游,龚鼎为,张红军. 中国激光. 2014(09)
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]静电纺丝中形貌控制及其应用[D]. 傅杰财.兰州大学 2014
[4]静电纺丝法制备功能性超疏水材料[D]. 王帅.吉林大学 2013
本文编号：3500937
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