超疏水表面的制备、表征及冷凝研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:echo1108
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超疏水材料具有自清洁、耐磨、耐腐蚀、防结霜结冰和流体减阻等优良特性,在汽车、民生、国防等领域有着极其重要的应用前景。目前,已有多种方法成功制备出仿生超疏水结构表面,包括金属基底超疏水表面。然而,现有的金属基底超疏水结构表面的制备方法存在制备工艺复杂以及环境污染等严重问题。  结构表面的粗糙因子(roughness factor,r)是表征超疏水性能的重要参数之一。对于结构规则的表面,r值可以直接计算出来;但对于结构不规则的表面,则无法通过直接计算得到r值。通常采用两种实验方法获得这个重要的参数。一种方法是通过测量表观接触角θr后,推算出r,但是这种方法的误差比较大。另一种方法是采用原子力显微镜测量,但是该种方法只适用于检测粗糙度较小的表面。对于粗糙度较大的表面,则难以准确测得r值。  鉴于上述原因,本文采用两步化学法刻蚀铝基表面,采用接触角测量仪测定结构表面的接触角大小,采用扫描电镜对结构表面的微观结构进行观察。然后,本文采用激光共聚焦显微镜首先测定了规则表面的r值并与计算值进行比较,对r值较低的不规则表面分别采用激光共聚焦显微镜与原子力显微镜进行测量并对r值进行比较。另外,分别在环境扫描电镜下和常温下对所制备的结构表面进行冷凝实验,观察并分析液滴在表面上的弹跳及合并行为。结果表明,利用两步化学刻蚀法可以简便、快捷地制备出铝基超疏水表面;无论是规则表面还是r值较低的不规则表面,采用激光共聚焦显微镜测得的结果都能与其他方法得到的结果相接近,从而证实激光共聚焦显微镜测量表面的r值是可靠的,同时推测,采用激光共聚焦显微镜测定粗糙度较大的不规则表面r值是可行的;液滴在超疏水表面上更容易发生合并弹跳或者滚动行为。
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