激光构筑仿生疏水结构及其自清洁特性研究

发布时间：2023-03-22 23:12

　　由于“物竞天择,适者生存”的自然法则,亿万年来自然界中的生物体表不断进化发展出许多优异的功能特性。例如,荷叶表面与蝴蝶翅膀鳞片表面的自清洁特性;鲨鱼皮表面与蝼蛄头部的脱附减阻功能;竹叶表面与沙漠甲虫外壳的集水特性等等。本论文受自然界素饰蛱蝶翅膀鳞片表面与蜂巢结构启发,建立仿生结构模型,利用激光加工技术对7075铝合金表面进行刻蚀加工,制备具有低黏附自清洁性能的仿生疏水表面,并且分析仿生铝合金表面的结构特征与疏水自清洁等特性,研究仿生结构对表面润湿性的贡献机制。结果表明,采用激光加工方法在铝合金基体上构筑了具有类蝴蝶翅膀的网格状凹槽结构和类蜂巢状的六边形棱槽结构特征的疏水自清洁表面。通过分析发现,激光加工构筑的仿生微结构是铝合金表面获得疏水性能的关键因素,不同结构参数下的两种仿生结构表面均具有优异的疏水性能,其中类蜂巢状六边形结构表面性能最佳,接触角可以达到152.0°。同时,两种仿生结构表面还拥有良好的低黏附特性,类蜂巢状结构具有比类蝴蝶翅膀网格结构更优秀的疏水特性和滚动特性,进一步验证结构特征对仿生表面的润湿性有重要影响。两种仿生结构表面都表现出良好的自清洁性能,在粉尘、泥浆等污染环...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究目的和意义
    1.2 仿生疏水性表面研究现状
        1.2.1 自然界疏水生物表面
        1.2.2 仿生疏水表面制备方法
        1.2.3 仿生疏水表面应用
    1.3 自清洁表面研究现状
    1.4 激光加工技术研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 样品制备与表征
    2.1 引言
    2.2 试验材料
    2.3 试验仪器与设备
    2.4 试样制备与表征
        2.4.1 试样制备
        2.4.2 样品表征
    2.5 本章小结
第3章 基于蝴蝶翅膀网格结构特征与疏水自清洁特性研究
    3.1 引言
    3.2 类蝴蝶翅膀仿生结构模型的建立
    3.3 仿生结构表面形貌特征分析
    3.4 仿生结构表面化学成分分析
    3.5 仿生结构表面疏水特性分析
    3.6 仿生结构表面自清洁特性分析
    3.7 本章小结
第4章 基于蜂巢状六边形结构特征与疏水自清洁特性研究
    4.1 引言
    4.2 类蜂巢仿生结构模型的建立
    4.3 仿生结构表面形貌特征分析
    4.4 仿生结构表面化学成分分析
    4.5 仿生结构表面疏水特性分析
    4.6 仿生结构表面自清洁特性分析
    4.7 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论及创新点
        5.1.1 结论
        5.1.2 创新点
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3767780