金属基仿生智能表面的动态润湿行为及调控机制

发布时间：2023-03-12 06:16

　　“物竞天择,适者生存”。在亿万年的进化过程中,为满足自身生存和发展的需要,一些生物体表进化出了独特的润湿性。近年来,具有特殊润湿性的仿生材料逐渐成为研究的热点之一,许多突破性科研成果推动了该领域的快速发展。然而,随着研究的深入,人们已经不满足于简单的模仿自然,具有能够响应外部刺激改变表面润湿性的智能仿生材料因其独有的优势正在受到越来越多的关注。迄今为止,可逆调控润湿性在高分子材料领域已经获得了广泛的研究并取得了可喜的进展。作为在工程实际中所广泛应用的材料之一,金属材料表面可控润湿性的研究相对较少,这在一定程度上限制了智能可控润湿材料的发展。而且,由于存在成本高、制备方法复杂、稳定性和耐久性较差等问题,金属基仿生智能表面的广泛应用受到限制。基于上述分析,结合智能响应润湿性表面的研究趋势,通过借鉴自然界中具有特殊润湿性的典型生物的体表结构,本文设计和制备了一系列具有智能响应润湿性的仿生金属表面,通过浸渍涂布、聚电解质沉积、激光加工和化学修饰等方法,在钛、铜等较为稳定的金属上制备具有可逆调控润湿性的智能表面,分析归纳了其润湿性可逆调控的内在机制,测试了表面的稳定性及耐久性,并将所制备的智能仿...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 自然界中具有特殊润湿性的表面
        1.2.1 莲叶形貌及其润湿性分析
        1.2.2 玫瑰花瓣形貌及其润湿性分析
        1.2.3 水稻/芦苇叶形貌及其润湿性分析
    1.3 可逆调控润湿性的研究现状
        1.3.1 结构变化调控润湿性
        1.3.2 成分变化调控润湿性
        1.3.3 其他调控润湿性的手段
    1.4 本论文主要研究内容
第2章 光响应润湿性表面的制备及油水分离研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 紫外光响应可切换润湿性表面的制备
        2.2.3 测试及表征
    2.3 表面形貌和化学成分
    2.4 润湿性的可逆调控及机制分析
    2.5 化学稳定性
    2.6 按需可控的油水分离
    2.7 防油污性能
    2.8 本章小结
第3章 离子响应润湿性表面的制备及功能机理
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 离子响应可切换润湿性表面的制备
        3.2.3 测试及表征
    3.3 表面形貌及初始润湿性
    3.4 润湿性的可逆调控及其机制分析
    3.5 仿生表面的物理及化学稳定性
    3.6 超疏水高粘附机制分析
    3.7 液滴转移及储存
    3.8 本章小结
第4章 接触角和粘附力可控的仿生表面的制备及耐蚀性研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 pH响应可切换润湿性表面的制备
        4.2.3 测试及表征
    4.3 表面形貌及成分分析
    4.4 接触角的可逆调控
    4.5 粘附力的可逆调控
    4.6 液滴的转移和储存
    4.7 耐腐蚀性及机制分析
    4.8 本章小结
第5章 pH响应润湿性的双重仿生表面的制备及机制分析
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 各向异性/各项同性可控润湿性表面的制备
        5.2.3 测试及表征
    5.3 荷叶、芦苇叶的形貌及润湿性分析
    5.4 仿生表面的形貌及润湿性
    5.5 各向异性/同性及可逆调控润湿性的机制分析
    5.6 液滴或流体的操纵平台
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3761116