輝光放電電解等離子體技術在無機材料表面改性中的應用.pdf

1、輝光放電電解是一種新型的電化學過程，等離子體由電極和電解質液面之間的直流輝光放電來維持。當兩個電極間的電壓足夠高時，常規(guī)電解將自動轉化為輝光放電電解，從而產生等離子體。等離子體中含有多種高活性組分，諸如H·、·OH、H2O2、e-aq、HO2·等，在與材料表面撞擊時會將自己的能量傳遞給材料表面的分子和原子，產生一系列物理和化學過程，或產生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團，使親水性、粘結性、可染色性及生物相容性分別得到改

2、善。該技術工藝簡單，操作方便，已成功用于高分子材料表面改性，但是有關金屬及無機材料表面改性的報道卻很少見，這正是本文的切入點。本文詳細地研究了輝光放電等離子體技術在金屬銅和鋅、硅酸鹽玻璃表面改性的應用。
　　第一章文獻綜述綜述了等離子體的定義、性質、分類、產生的方法和途徑以及等離子體技術在化學中的應用，對等離子體技術存在的問題、發(fā)展方向及應用前景也做了簡單評述，重點介紹了輝光放電電解等離子體的產生、非法拉第特性、產生化學效應的機理

3、和應用。同時，還介紹了超疏水表面的基礎理論和常用的超疏水表面構筑方法，最后，簡要介紹了時效性的有關概念。
　　第二章在輝光放電電解等離子體處理的銅基表面上接枝硬脂酸制備超疏水材料利用輝光放電電解等離子體技術對銅基底表面進行活化，再經硬脂酸修飾，得到銅基底超疏水性材料。考查了Na2SO4濃度、放電電壓、放電時間、硬脂酸-甲醇溶液濃度、接枝時間以及接枝溫度對超疏水表面性能的影響。用接觸角儀、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XP

4、S)、紅外光譜(FTIR)對銅表面的潤濕性、表面元素組成及結構進行了表征和分析。結果表明，經修飾的銅基底表面具有良好的疏水性，接觸角高達155°，滾動角小于5°，且穩(wěn)定性良好。
　　第三章在輝光放電電解等離子體處理的鋅基表面上接枝低表面能物質制備超疏水材料利用輝光放電電解等離子體技術對鋅基底表面進行預處理，再經一些低表面能物質(如硬脂酸、全氟辛酸和12-羥基硬脂酸)修飾，得到一系列鋅基底超疏水性材料，其靜態(tài)水接觸角均大于150°。

5、通過掃描電子顯微鏡(SEM)和X-射線衍射(XRD)分別對等離子體處理后的鋅基底表面結構和表面元素組進行了表征和分析，用紅外光譜(FTIR)對鋅基底超疏水膜成分進行了分析。結果表明，鋅基底表面分級的粗糙結構和低表面能物質的修飾是其表現(xiàn)出超疏水性的原因。
　　第四章硅酸鹽玻璃的輝光放電電解等離子體表面改性利用輝光放電電解等離子體對硅酸鹽玻璃進行表面改性，以二次水為參比液體測量硅酸鹽玻璃的表面接觸角，利用原子力顯微鏡(AFM)觀察硅酸