不锈钢超疏水表面制备及其防冰性能研究

摘要

结冰是自然界中常见的一种现象，冰在带给人们美的视觉享受时，也常常给人们的生活以及工业生产造成严重损失，甚至是灾难。因此，防结冰研究是一项重要的课题。近些年，随着超疏水表面研究的深入，人们发现超疏水表面具有防结冰性能。本文以不锈钢为基材，采用刻蚀法和喷涂法制备出两种不锈钢超疏水表面，并通过自制的结冰检测设备对超疏水表面的防冰性能进行了研究。主要研究内容如下：
　　（1）采用氢氟酸刻蚀和低表面能物质修饰相结合的方法在不锈钢表面制备出超疏水表面。研究了刻蚀温度和刻蚀时间对表面微观形貌的影响，以及不同修饰剂和修饰剂的浓度对表面润湿性的影响。结果表明：刻蚀温度为40℃，刻蚀时间为90 min，浓度为1wt‰的全氟癸基三甲氧基硅烷-乙醇溶液是制备不锈钢超疏水表面的最佳条件，得到接触角为166.1°，滚动角为6.0°的超疏水表面，并且表现出良好的稳定性和耐腐蚀性。
　　（2）通过喷涂苯并噁嗪和聚四氟乙烯在不锈钢表面，高温固化后制备出水滴接触角高达166.5°，滚动角低至1°的不锈钢超疏水涂层，并且具有良好的稳定性。考察了聚四氟乙烯含量对涂层表面粗糙度和形貌以及表面润湿性产生的影响，结果显示聚四氟乙烯的最佳含量为60 wt％。
　　（3）通过自制的结冰检测设备对不锈钢亲水表面，疏水表面和制备的两种超疏水表面上水滴的结冰过程进行了研究。结果发现在相同的低温条件下，超疏水表面的水滴在结冰前接触角降低值对亲水表面和疏水表面大。同时，超疏水表面水滴结冰需要的时间比亲水表面和疏水表面的长，表明超疏水表面具有延迟水滴结冰的效果。对不同润湿性表面的冰层结合力进行测试，相同温度环境中超疏水表面冰层与基材表面的结合力最小。

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 防冰除冰技术的研究现状

1.3超疏水介绍

1.4超疏水表面在防冰方面的研究现状

1.5论文研究的主要内容及意义

第2章 刻蚀法制备不锈钢超疏水表面

2.1 引言

2.2 试验材料与仪器

2.3 实验及表征

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第3章 喷涂法制备不锈钢超疏水涂层

3.1引言

3.2试验材料与仪器

3.3实验及表征

3.4结果与讨论

3.5本章小结

第4章 不锈钢超疏水表面抗结冰性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第5章 结论与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

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