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铜铝表面的浸润改性研究

作　者: 裴明德
导　师: 王波
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 浸润性超疏水接触角表面形貌低温氧化
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 256次
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内容摘要

浸润性是固体材料表面的重要特征，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。从人们对荷叶表面的自清洁和超疏水性能研究开始，到目前为止，超疏水材料已经被很广范的应用在大型建筑物的玻璃的自清洁、金属材料的防腐蚀、汽车玻璃和天线的防雪防雾、相机的变焦及生物分析芯片的微流体控制等方面，它的研究有助于进一步的开发出新的应用领域，像水的收集方面。虽然超疏水材料取得了很大的进步，研究者利用表面结构形貌的控制和利用一些低表面能的有机化学物质修饰都可以很好的获得超疏水材料。前期做的比较多的都是集中在有机材料表面，因其自身具有比较低的表面能，所以只需要构造表面形貌即可。但是在金属表面的亲疏水研究的还是比较少，因其相对于有机物具有比较大的表面能，所以需要构造更为粗糙的表面形貌，相对难度比较大。前年的一场冰雪天气使得南方电线结冰，电力输送遭到破坏，给生活带来了很大的不便。基于以上两点，我们把研究目标定在了铜铝表面上。铜铝广泛的应用在电线、飞机、散热器上，在低温的情况下表面的结冰或者凝霜会浪费资源，给生活带来不便。所以其表面得润湿性是个很关键的需要解决的问题。本文研究内容如下：1.采用化学腐蚀的方法和用低表面能有机物修饰在铝表面制备了超疏水薄膜，研究了其在常温和低温下水滴在其上的浸润性变化，对其机理进行了解释。并研究了其稳定性和耐腐蚀性，对其生产应用具有很好的指导作用。2.利用化学反应和在低压下加热氧化两步法在不用低表面能修饰下，制备了铜表面的超疏水薄膜，研究了各种参数对接触角的影响，并利用其自身的物理特性，研究了其在紫外光照射下的接触角变化和循环性能测试。3.用相似的化学方法成功制备了碱式碳酸铜的超疏水薄膜，所不同的是需要经过低表面能有机物修饰。研究反应参数对其形貌、接触角的影响，并对其形成理论做了探讨。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-28
  1.1 浸润理论概述  10-17
    1.1.1 固体表面的浸润性  10-12
    1.1.2 接触角定义以及Young ’s 方程  12-13
    1.1.3 Wenzel 与Cassie －Baxter 接触角模型理论  13-14
    1.1.4 Wenzel 与Cassie 两种理论的关系  14-15
    1.1.5 动态接触角及滞后角理论  15-17
  1.2 浸润表面研究概述  17-24
    1.2.1 浸润表面制备现状  17-22
    1.2.2 浸润理论研究现状  22-23
    1.2.3 目前表面浸润性能的研究热点、难点和前景  23-24
  1.3 研究对象的选择  24-26
    1.3.1 铜铝表面薄膜的制备  24-25
    1.3.2 薄膜性能的表征方法  25-26
    1.3.3 铜铝表面润湿性能研究回顾与展望  26
  1.4 本文的立题思想  26-28
第2章铝表面超疏水薄膜的制备及其在低温下的浸润性能研究  28-36
  2.1 引言  28
  2.2 实验部分  28-29
    2.2.1 原料  28
    2.2.2 样品的制备  28-29
    2.2.3 测试  29
  2.3 结果与讨论  29-34
    2.3.1 反应时间对铝表面形貌的影响  29-30
    2.3.2 表面处理对铝表面浸润性能的影响  30-33
    2.3.3 低温对超疏水铝表面浸润性能的影响  33-34
  2.4 本章小结  34-36
第3章低压氧化法制备铜表面超疏水薄膜  36-50
  3.1 引言  36
  3.2 实验部分  36
  3.3 结果分析讨论  36-49
    3.3.1 反应时间对浸润性的影响  36-37
    3.3.2 碱性条件对形貌的影响  37-38
    3.3.3 氧化压强对形貌及润湿性能的影响  38-39
    3.3.4 常压下浸润性能变化及稳定性  39-41
    3.3.5 低压氧化温度对浸润性能的影响  41-42
    3.3.6 低压氧化时间对浸润性能的影响  42-44
    3.3.7 样品表面的X RD 测试、E DS 分析及超疏水分析  44-46
    3.3.8 薄膜生长机制及浸润性能研究  46-47
    3.3.9 铜表面超疏水表面的紫外光响应及机理分析  47-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章铜表面制备碱式碳酸铜超疏水薄膜  50-62
  4.1 引言  50
  4.2 实验部分  50
  4.3 结果分析与讨论  50-60
    4.3.1 氧化剂浓度对形貌的影响  50-51
    4.3.2 NaHO_3 浓度对形貌的影响  51-52
    4.3.3 反应时间对形貌的影响  52-54
    4.3.4 形貌及低表面能修饰对浸润性的影响及稳定性研究  54-57
    4.3.5 形成原理分析  57-60
  4.4 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

铜铝表面的浸润改性研究

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