激光脉冲沉积复合制备仿生耦合结构建模与演化机制研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:chenwoyu
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基于自然界生物表面的微观结构研究发现,生物表面优异的特性与组织结构和微观形貌有着巨大地联系,包括荷叶乳突复合结构展现自清洁性、蝴蝶翅膀表面层级结构展现疏水各向异性、花生叶表面粗糙皱褶结构展现高粘附特性等。通过对荷叶等超疏水植物表面的深入研究,采用激光加工方法和脉冲沉积技术复合加工制备了仿生疏水表面。分析其表面结构的形貌特征,同时建立仿生结构模型,研究复合加工耦合结构对表面润湿性和粘附性的影响规律及演化机制。结果表明,采用激光加工方法在铝合金基体上构筑了不同加工间距的网格状结构疏水表面,又采用脉冲沉积技术以激光网格状结构为基底,在网格状结构表面的沟槽、坑状、飞溅堆积物和颗粒等结构上,沉积了大量不同尺寸的“类菜花状”结构,共同形成了类荷叶耦合结构表面。通过改变耦合间距和刷镀时间,获得了不同形貌的表面结构。脉冲沉积获得的“类菜花状”结构对表面疏水性起到关键作用,而激光加工获得的规则排列的网格状结构进一步放大了表面疏水性能,使耦合结构表面获得了优异的疏水特性,接触角最大可以达到150.6°,各方向均具有相同的疏水特性。通过建立耦合结构模型,研究耦合结构对表面疏水性和粘附性的演化机制。试样表面不但具有较好的疏水性,同时具有高粘附特性。这一研究将会对金属表面疏水性、粘附性等制备与应用带来一定的指导意义。
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