氢氧化镍超疏水涂层的水热制备及其防覆冰性能

摘要

近几年来，输电线路灾害在我国时常发生，严重影响到人民的正常生产与生活，给社会造成了巨大的经济损失。而超疏水表面由于其特殊的润湿性能和广阔的应用前景，引起了研究人员的广泛关注，特别是其在防覆冰上的潜在应用，让人们看到了解决覆冰问题的希望。与此同时，纳米氢氧化镍以其特殊的形貌结构和化学性质已成为纳米材料研究和应用的热点，尤其在碱性电源领域有着极其广泛的应用，而超疏水性氢氧化镍在工业生产中更是有着诱人的应用前景。然而，目前关于超疏水性氢氧化镍表面的制备和超疏水材料在防冰上应用的报道尚未多见，因此本文开展了氢氧化镍超疏水材料的制备和防覆冰行为研究，采用低温水热方法在玻璃基片上制备出具有花状微球结构的氢氧化镍超疏水涂层，并对其防覆冰性能进行了研究，主要研究内容归纳如下：
　　(1)以氯化镍为镍源、氢氟酸为配位剂及氨水为沉淀剂，通过低温水热反应和表面修饰，在玻璃基片上制备出花状微球结构的氢氧化镍超疏水涂层。讨论了不同F、Ni原子比和水热反应时间对氢氧化镍涂层的微观形貌与超疏水性能的影响，得到了最优的工艺参数，所制备的样品接触角可达到168.45°，滚动角小于5°，并且在室内环境中样品具有很好的时间稳定性，最后通过Cassie理论对表面的超疏水机理进行了分析。
　　(2)以氢氧化镍涂层为前驱体，经过400℃热处理和表面修饰，得到了氧化镍超疏水涂层。研究发现，氧化镍涂层表面的微观结构与前驱体氢氧化镍涂层基本一致，并表现出较好的超疏水效果，样品表面接触角可以达到163.87°。进一步研究了不同的反应时间对氧化镍涂层疏水性的影响，并通过 Cassie理论对氧化镍涂层的超疏水机理进行了分析。
　　(3)研究了超疏水表面对于结冰的影响，将制备的氢氧化镍超疏水表面、疏水表面和普通玻璃片进行了覆冰对比试验，对静态液滴在样品表面的结冰行为和动态滴水时的样品结冰行为进行研究。讨论了液滴体积和环境温度对样品表面液滴结冰时间的影响；以及滴水时间和环境温度对样品表面滴水结冰量的影响。结果表明，超疏水表面具有很好的延缓结冰时间和抑制液滴结冰的效果。

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第1章 绪论

1.1 前言

1.2 输电线路防冰与除冰方法研究现状

1.3 超疏水表面

1.4 超疏水涂层防覆冰研究

1.5 本文选题依据与研究内容

第2章 氢氧化镍超疏水涂层的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 氧化镍超疏水涂层的制备

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 氢氧化镍超疏水涂层防覆冰性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文