激光微加工极端润湿性功能表面及其性能研究

发布时间：2023-03-02 21:06

　　仿生极端润湿性功能表面在自清洁抗污耐腐蚀、油水分离材料界面净化水体、非均匀润湿性图案化表面水收集等场合具有重要的应用前景。但其现有加工方法仍存在制备过程较复杂、效率较低、环境友好性不足、适用性较差等问题。论文提出一种基于激光微加工的高效、绿色制备方法,通过调控表面微观形貌与化学组成成分,在金属铝基体与玻璃基体上制备出极端润湿性表面,并开展了油水分离与水收集试验研究。主要内容包括:利用激光加工机,高效制备出具有微米级粗糙结构的油水分离网;结合低表面能溶液修饰和大气压冷等离子体改性,在金属铝箔基体上加工出超疏水-超亲油表面与超亲水-水下超疏油表面;该方法无需复杂大型设备、工艺流程高效环保。对所制备的极端润湿性铝网表面分别进行润湿性、表面微观形貌和化学组成成分的表征;开展重力驱动垂直油水分离试验,研究其油水分离性能。以不溶性分层混合物(轻油-水与重油-水)为研究对象,分别从各种油水混合物的油水分离效率、分离后油中含水情况、超疏水-超亲油表面耐水渗透能力与超亲水-水下超疏油表面的耐油渗透能力三个方面进行性能分析。结果表明,该方法加工出的极端润湿性功能表面油水分离效率可达99%。为提高激光微加工...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 极端润湿性功能表面加工方法研究现状
    1.3 极端润湿性功能表面的应用研究现状
    1.4 目前研究存在的问题
    1.5 本文的主要工作
2 润湿性相关理论
    2.1 表面张力与表面能
    2.2 接触角和滚动角
    2.3 理论模型
        2.3.1 Young模型
        2.3.2 Wenzel模型
        2.3.3 Cassie-Baxter模型
        2.3.4 固-水-油体系模型
        2.3.5 拉普拉斯压力梯度相关模型
    2.4 本章小结
3 激光微加工铝极端润湿性表面及其油水分离性能研究
    3.1 极端润湿性铝网的加工及其表征
        3.1.1 材料与装置
        3.1.2 加工过程
    3.2 性能表征
        3.2.1 润湿性
        3.2.2 微观结构及化学成分
        3.2.3 油水分离性能
    3.3 本章小结
4 激光微加工玻璃极端润湿性表面及其水收集性能研究
    4.1 极端润湿性玻璃基体的加工及其表征
        4.1.1 材料与装置
        4.1.2 极端润湿性图案化表面的制备及工艺分析
        4.1.3 极端润湿性图案化表面的表征分析
    4.2 水收集试验
        4.2.1 试验装置
        4.2.2 性能分析
    4.3 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：3752625