激光织构铜基仿生表面疏水及延迟结冰效应研究

发布时间：2023-04-12 03:10

　　受到自然界中典型生物表面的超疏水性能的启发,制备超疏水表面的许多方法被研究人员开发出来,这些具有优异疏水性的表面得到了广泛应用。本文通过对自然界中鲤鱼鳞片等多种生物表面形貌的观察探究,建立数学模型,分析其表面结构特征,讨论表面微结构特征对表面润湿性的尺寸效应与机理。采用激光织构的方法在T2紫铜表面获得具有微-微复合结构的闭孔阵列表面和微-纳复合结构的类鱼鳞表面;研究两种不同纹理表面的润湿性发现,未经过低表面能材料的修饰,制备好的表面显示出高静态接触角和低滚动角,闭孔阵列表面和类鱼鳞纹理表面的接触角分别达到157°±1.6°和157°±0.8°,而不同阵列间距尺寸的闭孔表面显示出粘附性能的差异。通过表面粗糙度与X射线能谱图的表征结果显示,较大的粗糙度和较多的表面氧化物成分使得水滴只和凸起表面接触,凹陷部分形成空气穴,减小了固液接触面积,实现表面疏水性的转变。同时在低温冷台中进行了静态水滴结冰试验,讨论了疏水表面结构形貌与延迟结冰性能之间的尺寸效应及作用机理。结果表明,具有闭孔阵列的微-微复合结构表面最大延迟结冰时间是光滑铜基底表面的20倍;具有类鱼鳞纹理的微-纳复合结构表面最大延迟结冰时...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景与意义
    1.2 固体表面润湿性的理论基础
    1.3 仿生疏水表面研究现状
    1.4 疏水表面抗结冰研究现状
    1.5 激光微织构技术
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 样品的制备与表征
    2.1 试验材料与设备
    2.2 试验方案
        2.2.1 抛光与喷砂
        2.2.2 激光织构
    2.3 样品表征
        2.3.1 微观结构
        2.3.2 化学成分
        2.3.3 润湿性与延迟结冰效应
第3章 激光织构铜表面结构及润湿性研究
    3.1 闭孔阵列微结构制备
        3.1.1 两种基体处理
        3.1.2 激光织构
    3.2 闭孔阵列表面特征结果与分析
        3.2.1 前处理表面形貌与成分
        3.2.2 抛光基体闭孔结构表面特征
        3.2.3 抛光基体闭孔结构表面润湿性
        3.2.4 喷砂基体闭孔结构表面特征
        3.2.5 喷砂基体闭孔结构表面润湿性
    3.3 类鱼鳞微结构制备
        3.3.1 类鱼鳞微结构的建模分析
        3.3.2 类鱼鳞结构制备
    3.4 类鱼鳞表面特征结果与分析
        3.4.1 类鱼鳞表面的微观结构
        3.4.2 类鱼鳞表面的化学成分
        3.4.3 类鱼鳞表面的润湿性
    3.5 本章小结
第4章 激光织构铜表面的延迟结冰效应
    4.1 闭孔阵列表面延迟结冰效应
        4.1.1 抛光基体闭孔结构表面延迟结冰现象
        4.1.2 喷砂基体闭孔结构表面延迟结冰现象
        4.1.3 闭孔阵列表面的延迟结冰性能
        4.1.4 不同体积水滴的延迟结冰性能
    4.2 类鱼鳞结构表面延迟结冰效应
        4.2.1 类鱼鳞结构表面延迟结冰现象
        4.2.2 类鱼鳞结构表面延迟结冰性能
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 主要创新点
    5.3 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3790307