论文部分内容阅读
润湿性,作为固体表面的一个重要性质,主要是由表面化学组成及微观形貌结构共同作用来决定的。近年来,随着梯度润湿表面在液滴移动、微流体流动等领域有着重要的应用价值,人们对梯度润湿表面的制备技术、形成机理及表面功能等研究产生了浓厚的研究兴趣。铜是工业及日常生活中常见的金属材料,构建以铜为基底的梯度润湿表面具有重要的应用意义。本文的主要研究内容如下:利用自组装法,以电化学阳极氧化及脱水处理的粗糙铜基为底材,分别自组装化学修饰十六酸乙醇溶液和正十二烷基硫醇乙醇溶液,控制粗糙铜基化学修饰时间的连续变化,可在粗糙铜基上分别形成接触角从13.9°到130.6°和从19.7°到141.2°连续变化的梯度润湿表面;分别分析了十六酸乙醇溶液和正十二烷基硫醇乙醇溶液浓度对粗糙铜基底接触角的影响及滴加速度对梯度斜率的影响;通过分析形成机理,可知铜基梯度润湿表面是粗糙铜基表面的放大效应和十六酸或正十二烷基硫醇自组装薄膜共同作用的结果。利用电化学阳极氧化技术,以铜基为阳极、石墨电极为阴极,以氢氧化钾水溶液为电解质溶液,在一定电流强度下,通过控制铜基电化学阳极氧化时间的梯度变化,可在铜基上形成接触角从90.4°到4.2°逐渐变化的梯度润湿表面;分析了电流强度、电解质溶液浓度、温度等因素对铜基润湿性的影响;通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)等表征方法,发现表面化学组成及表面粗糙微观形貌两方面对梯度润湿表面的形成具有重要的影响。利用碱性辅助表面氧化技术,通过控制氢氧化钠和过硫酸铵反应液与铜基表面接触时间的梯度变化,在铜基上制备出接触角从90.5°到3.0°逐渐递减的梯度润湿表面;分析了氢氧化钠和过硫酸铵混合溶液浓度及滴加速度对铜基润湿性及梯度斜率的影响;通过表征分析了表面化学组成及表面微观形貌结构对梯度润湿表面的影响,并分析了梯度润湿表面的耐湿热性。利用化学沉积技术,在铜基与硝酸银发生化学还原置换反应作用下,控制化学还原置换反应时间的变化,可在铜基上形成接触角从90.7°到151.4°逐渐递增的梯度润湿表面;分析了硝酸银溶液浓度及反应时间对铜基润湿性的影响;通过表征分析,发现表面微观形貌结构对梯度润湿表面的形成具有重要影响,分析了梯度润湿表面的耐湿热性。