Cu-CuO复合超疏水材料的制备及其涂层应用评价

发布时间：2022-12-06 21:00

　　超疏水涂层以其在防腐蚀、油水分离、防雾、抗冰等方面的广泛应用和独特的自清洁性能备受科学家的关注。如何将超疏水表面广泛应用于室外,增强超疏水涂层的机械强度、耐磨性、耐久性及其与基底的结合力成为当前研究中的重点。本文针对目前超疏水涂层制备过程中存在的工艺复杂、成本高以及耐磨性差、耐久性差、与基底结合力差等问题,进行了大量有益探索。设计了一种Cu表面上生成CuO来构建Cu-CuO多级微纳结构的方案。在碱性溶液中,通过简单的液-固一步反应将Cu氧化,成功获得了Cu-CuO多级微纳“花”状结构。该结构是由厚度在200~300 nm的纳米片组成的直径在1.5~2μm的微米花。该花状Cu-CuO微纳结构尺寸均匀、颗粒之间有效接触面积小,可以实现对铜颗粒的有效分散。设计并制备了一种Cu基超疏水涂层。利用Cu-CuO多级微纳结构来提供该超疏水涂层的粗糙度,并采用A、B型丙烯酸酯作为粘接剂,克服了单层胶对涂层表面粗糙结构的包覆,提高了涂层的耐磨性及其与基底的结合力,获得了牢固的超疏水涂层。该涂层对水的接触角达到158°,滚动角达到3°。涂层硬度大约为6 B,该表面在1.282 KPa的压力下磨损3000 ... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 材料表面的润湿性能
        1.1.1 浸润性基本理论
        1.1.2 表面自由能
        1.1.3 亲水与疏水表面新界限
    1.2 具有特殊润湿性能的表面
        1.2.1 超疏水表面
        1.2.2 超亲水/超疏油表面
        1.2.3 超双疏表面
    1.3 具有特殊润湿性能的表面的制备方法
        1.3.1 等离子体聚合
        1.3.2 模板法
        1.3.3 刻蚀法
        1.3.4 静电纺丝法
        1.3.5 电化学方法
        1.3.6 气相沉积
        1.3.7 溶胶凝胶法
        1.3.8 自组装法
        1.3.9 层层自组装法
        1.3.10 其他方法
    1.4 本论文的选题背景及研究内容
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 本文的研究内容
第二章 Cu-CuO多级微纳结构的设计与制备
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 研磨分散多级尺寸Cu粉颗粒
        2.2.1 实验流程
        2.2.2 样品表征
    2.3 球磨分散多级尺寸Cu粉颗粒
        2.3.1 实验流程
        2.3.2 样品表征
    2.4 Cu-CuO多级微纳结构的设计
    2.5 Cu-CuO多级微纳结构的制备
        2.5.1 一步溶液法制备Cu-CuO多级微纳结构
        2.5.2 Cu-CuO多级微纳结构的形貌控制
        2.5.3 Cu-CuO多级微纳结构的生长机理
    2.6 本章小结
第三章 Cu基超疏水涂层的设计制备及其性能研究
    3.1 实验试剂与仪器
        3.1.1 实验试剂
        3.1.2 实验仪器
    3.2 Cu基超疏水涂层的设计
    3.3 Cu基超疏水涂层的制备
        3.3.1 Cu-CuO微纳复合结构的制备
        3.3.2 Cu基超疏水涂层的制备
    3.4 Cu基超疏水涂层的性能测试
        3.4.1 样品表征
        3.4.2 性能测试
    3.5 实验结果与讨论
        3.5.1 涂层的疏水性
        3.5.2 涂层的硬度
        3.5.3 涂层的附着力
        3.5.4 涂层的耐磨性
        3.5.5 涂层的耐水性
        3.5.6 涂层的耐腐蚀性
        3.5.7 涂层的耐候性
        3.5.8 涂层的自清洁性能
    3.6 本章小结
第四章 Cu基超疏水涂层的应用
    4.1 实验试剂与仪器
        4.1.1 实验试剂
        4.1.2 实验仪器
    4.2 Cu基超疏水涂层在不同基底上的应用
        4.2.1 Cu基超疏水涂层在铁基底上的应用
        4.2.2 Cu基超疏水涂层在铝基底上的应用
        4.2.3 Cu基超疏水涂层在不锈钢基底上的应用
        4.2.4 Cu基超疏水涂层在纸上的应用
    4.3 不同颜色Cu基超疏水涂层的制备及疏水性能测试
        4.3.1 粉色Cu基超疏水涂层的制备及疏水性能测试
        4.3.2 灰色Cu基超疏水涂层的制备及疏水性能测试
        4.3.3 绿色Cu基超疏水涂层的制备及疏水性能测试
        4.3.4 红色Cu基超疏水涂层的制备及疏水性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生水下超疏油表面[J]. 薛众鑫,江雷.  高分子学报. 2012(10)
[2]纳米CuO:不同形貌的制备及对高氯酸铵热分解催化性能[J]. 衡秋丽,肖峰,骆建敏,孙庆军,王吉德,宿新泰.  无机化学学报. 2009(02)
[3]纳米颗粒团聚的原因及解决措施[J]. 袁文俊,周勇敏.  材料导报. 2008(S3)
[4]纳米粉体制备过程中粒子的团聚及控制方法研究[J]. 郝顺利,王新,崔银芳,王永明.  人工晶体学报. 2006(02)
[5]纳米CuO的形貌控制合成及其性能研究[J]. 朱俊武,张维光,王恒志,杨绪杰,陆路德,汪信.  无机化学学报. 2004(07)

硕士论文
[1]具有超疏水/水下超疏油不同浸润性金属表面的制备及应用[D]. 刘鲁艳.中国科学技术大学 2016



本文编号：3711624