铝基粗糙结构对表面超疏水性能的影响

摘要

超疏水表面在日常生活、工业生产、国防科技、医学研究等领域有广泛的应用前景。研究表明，这种特殊润湿性主要是由表面化学组成和表面微观结构共同造成的，其中表面微观结构对疏水性能的提升尤为重要。近年来，各种制备超疏水表面的研究报道屡见不鲜，但是很难保证所得表面超疏水性能的一致性。对于金属基体而言，常用的加工方法是利用机械加工方法在表面构建具有一致性粗糙微结构，但是对软质金属如铝而言，具有良好一致性的微米级结构对加工工艺提出了很高的要求，因此关于金属铝表面微结构对表面疏水性能的影响的研究鲜有报道。基于此本文提出在铝基体上构建具有良好一致性微结构，以研究微结构对表面疏水性能的影响的研究目标。
　　本文基于超疏水理论，设计了适合构建超疏水表面的微结构，并建立了微柱、微孔、槽道阵列结构模型。根据表面润湿性经典理论，探讨了微结构形貌和尺寸对表面接触角的影响规律，并推导了预测表面液滴接触角的理论公式。制备试验中，本文选用了阳极掩膜微细电解加工技术，利用光刻加工技术有效弥补了电解加工不能选择性加工的缺点，通过调整加工参数来控制试验表面微细结构的形貌和尺寸参数，得到了具有较好一致性的微柱、微孔、槽道阵列结构铝表面，且表面微结构形貌和尺寸基本符合理论模型要求。
　　对试验制备的表面进行表征、测量表面接触角、观察液滴接触状态，分析微结构形貌和尺寸对表面液滴接触角以及液滴在表面的接触状态的影响规律，对比实际接触角值和理论模型预测值，结果证明试验结果基本符合理论模型预测。