掩膜电解加工制备铝基可控超疏水圆柱阵列

发布时间：2025-02-08 18:46

　　相比于微观形貌不受控制的一般超疏水表面,具有可控结构的超疏水柱状阵列在超疏水表面的三相接触状态、润湿性规律及一些极端润湿性现象的研究中具有更大的应用价值。针对现有金属基阵列超疏水表面制备方法存在的加工效率较低、难以大面积制备等问题,论文提出采用掩膜电解加工法实现铝金属基底上阵列超疏水表面的制备,并通过仿真研究得出了加工参数控制超疏水阵列结构尺寸参数和润湿性的一般规律。论文的主要研究工作如下:(1)采用ANSYS建立了掩膜电解加工过程的仿真模型,分析了阵列加工中结构变化与场强分布的相互影响规律,通过对工件-电解液接触线上各节点坐标进行迭代,揭示了掩膜电解加工过程中基底结构随加工电流、加工时间的变化规律。(2)根据仿真结果,对阵列柱状结构的高度和柱顶直径随加工参数的变化进行拟合,得出通过调整掩膜尺寸、掩膜电解加工电流密度和加工时间控制阵列结构尺寸参数的规律和方法。(3)通过铝基底上阵列超疏水表面的制备试验,将不同加工参数下得到的阵列结构尺寸与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。采用氟硅烷修饰的方法降低阵列结构表面能,得到接触角可达162.3°的超疏水柱状阵列结构。(4)对柱状阵列结构的...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 超疏水表面的制备
        1.3.1 现有超疏水表面制备方法
        1.3.2 存在的问题
    1.4 超疏水柱状阵列结构的制备
        1.4.1 现有超疏水阵列结构的制备方法
        1.4.2 存在的问题
    1.5 本文的研究思路与内容
2 掩膜电解加工制备超疏水表面的相关理论
    2.1 掩膜电解加工基本理论
        2.1.1 光刻胶掩膜的制备
        2.1.2 有掩膜电解加工
    2.2 固体表面润湿性相关理论
        2.2.1 Young接触模型
        2.2.2 Wenzel接触模型
        2.2.3 Cassie-Baxter接触模型
    2.3 微观作用力
        2.3.1 毛细作用力
        2.3.2 拉普拉斯力
    2.4 本章小结
3 阵列结构掩膜电解加工仿真
    3.1 掩膜电解加工过程仿真
        3.1.1 仿真模型的建立
        3.1.2 模型边界的迭代计算方法
    3.2 阵列尺寸参数变化规律分析
        3.2.1 阵列结构变化过程与基本参数
        3.2.2 尺寸参数随电加工参数变化规律
        3.2.3 侧向腐蚀作用及d与h变化的关系
    3.3 本章小结
4 超疏水圆柱阵列制备试验研究
    4.1 试验方法与过程
        4.1.1 试验材料与装置
        4.1.2 制备方法与流程
        4.1.3 光刻胶掩膜与金属基底结合力改善
    4.2 仿真结果验证
        4.2.1 超疏水圆柱阵列制备结果表征
        4.2.2 制备结果与仿真结果对比分析
    4.3 圆柱阵列尺寸对表面润湿性影响规律分析
        4.3.1 阵列结构表面接触状态
        4.3.2 阵列结构表面接触角
        4.3.3 润湿性现象产生原因分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4031814