锌基底上制备双疏表面的研究

摘要

按照固体表面对水滴接触角的大小，可以将固体表面分为亲水表面和疏水表面，传统上将对水滴的接触角超过90°的表面定义为疏水表面，而当表面与水滴的接触角超过130°时将具有显著的憎水性，能够更好的实现自清洁性能。对于金属表面润湿性能的研究，特别是在常用金属基底上制备具有较好疏水性能的表面尤为重要。本文基于固体表面润湿性原理和电化学反应原理，利用能够降低固体表面自由能的有机氟化物，在锌等金属基底上构建出具有特殊微观粗糙结构的表面，从而在宏观上实现金属基底的疏水化。此外通过探讨制备疏水表面的实验方法，为设计创新更多具有实用价值的新型疏水表面提供了思路。大致获得成果如下:
　　 (1)利用全氟癸酸乙醇溶液浸泡的方法，在锌片基底上制备出了一种具有特殊“花瓣”状结构的疏水表面，通过测试，该表面对水的接触角达到了153°，并具有良好的自清洁性能。
　　 (2)通过对全氟羧酸乙醇溶液浸泡基底的实验方法进行调整，同样在锌基底上制备出了疏水表面。该疏水表面具有一些新的特性，并且相对于之前的实验方案，极大的缩短了制备时间提高了实验效率。
　　 (3)锌和铝两种基底与水的接触角均小于90°，具有亲水性质，将基底表面先镀铜后再被低表面能物质修饰，使两种基底表面对水的接触角发生了跳跃性的变化，从而制备出了具有较好性能的疏水表面。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米技术与超双疏表面

1．2 课题来源和研究意义

1．3 固体表面润湿性的研究

1．3．1 表面粗糙度与表面润湿性能的关系

1．3．2 水滴在固体表面上的动态行为研究

1．4 超双疏表面制备的发展和现状

1．5 本文研究的主要内容和方向

第2章 实验设备、实验原理与方法

2．1 锌基表面微纳米疏水结构的制备原理

2．2 实验过程

2．2．1 基底的清洗

2．2．2 超琉水表面的制备

2．2．3 样品的形貌及性能表征

2．3 实验所用仪器与设备

2．3．1 接触角测量仪

2．3．2 扫描电子显微镜

2．3．3 傅里叶红外光谱仪

2．3．4 磁力搅拌器

2．4 实验所用的试剂

第3章 基于全氟羧酸试剂制备双琉表面的研究

3．1 锌基双琉表面的制备过程

3．2 实验结果的讨论和分析

3．2．1 样品的形貌分析

3．2．2 红外光谱分析

3．2．3 XRD图谱分析

3．2．4 EDS能谱分析

3．3 实验参数对表面润湿性的影响

3．3．1 反应时间对表面润湿性的影响

3．3．2 溶液浓度对表面润湿性的影响

3．3．3 碳链长度对表面润湿性的影响

3．4 水滴在制备表面上的动态润湿性分析

3．5 制备表面的疏油效果

3．6 本章小结

第4章 铜元素对全氟羧酸制备双疏表面的影响

4．1 实验步骤与过程

4．2 实验基底的润湿性能

4．3 实验结果的讨论和分析

4．4 本章总结

第5章 以十七氟癸基三甲基硅烷为前驱的双疏表面制备

5．1 实验方法与过程

5．2 实验结果分析

5．3 本章小结

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文及成果

致谢