純鈦基體親-疏水性表面的制備與調(diào)控研究.pdf

1、超親水性表面具有防霧、高熱交換效率等優(yōu)點(diǎn)，可以顯著降低“水橋”效應(yīng)；超疏水性表面具有自清潔、減阻、抗結(jié)冰等優(yōu)點(diǎn)，可以減少能耗。因此，在鈦基體上制備超親水性表面或超疏水性表面具有很好的工程應(yīng)用前景。但是，當(dāng)前鈦基體上超親/疏水性表面的制備中普遍存在著工藝復(fù)雜和成本高等問題，并且鮮有對(duì)通過調(diào)控實(shí)現(xiàn)表面潤(rùn)濕性由超親水性到超疏水性轉(zhuǎn)變的報(bào)道。
　　本文采用噴砂-酸/蝕法、噴砂-低壓堿液陽(yáng)極氧化法和高壓陽(yáng)極氧化法處理光滑鈦基體獲得超親水性表

2、面。直接使用氟碳清漆對(duì)超親水性表面進(jìn)行疏水化處理可以實(shí)現(xiàn)表面潤(rùn)濕性由超親水性到超疏水性的轉(zhuǎn)變。利用 SEM、XRD、FTIR、表面粗糙度測(cè)量、接觸角測(cè)量、親水性表面耐久性測(cè)試、疏水性表面粘滯性測(cè)試和環(huán)境耐久性測(cè)試等多種檢測(cè)方法對(duì)試樣表面性能進(jìn)行測(cè)試；研究試樣表面形貌、表面化學(xué)組成和表面粗糙度對(duì)試樣表面潤(rùn)濕性的調(diào)控機(jī)制。
　　采用噴砂-酸/堿蝕法獲得的超親水性表面具有微米級(jí)“海參”狀乳突結(jié)構(gòu)、微米級(jí)的針狀結(jié)構(gòu)和納米級(jí)纖維狀結(jié)構(gòu)，大量

3、相互連通的孔隙遍布試樣表面；表面粗糙度為1.469±0.063μm；表面化學(xué)組成為Ti和銳鈦礦型TiO2；與純水的接觸角約為0°；在空氣中具有出色的耐久性，10天內(nèi)接觸角增加量小于1°。采用噴砂-低壓堿液陽(yáng)極氧化法獲得的超親水性表面具有微米級(jí)凹坑狀結(jié)構(gòu)和納米級(jí)的纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有大量相互連通的孔隙；表面粗糙度為1.370±0.047μm；表面化學(xué)組成為Ti和銳鈦礦型 TiO2；與純水的接觸角約為3.1±0.1°；具有較好的耐久性，

4、10天內(nèi)接觸角增加量約為3°。采用高壓陽(yáng)極氧化法獲得的具有TiO2納米孔陣列的超親水性表面，表面具有沿單一方向有序排列的納米孔陣列，表面化學(xué)組成為Ti和銳鈦礦型TiO2；與純水的接觸角約為6.2±0.2°；表面粗糙度為0.940±0.035μm；耐久性一般，10天內(nèi)喪失超親水性。
　　噴砂-酸/堿蝕法獲得的超親水性表面疏水化處理制得的超疏水性表面具有微米級(jí)“海參”狀乳突結(jié)構(gòu)和具有節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的納米級(jí)纖維，在微觀結(jié)構(gòu)上是荷葉表面微觀結(jié)構(gòu)

5、和蜘蛛網(wǎng)纖維微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)合，表面存在大量相互連通的孔隙；表面粗糙度為1.258±0.036μm；與純水的靜態(tài)接觸角可達(dá)164±1.9°，接觸角滯后為1.8±0.2°。噴砂-低壓陽(yáng)極氧化法獲得的超親水性表面疏水化處理制得的超疏水性表面具有微米級(jí)的凹坑狀結(jié)構(gòu)和帶有固化的氟碳清漆的納米級(jí)纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大量微米級(jí)空隙分布于試樣表面；表面粗糙度為1.130±0.061μm；與純水的靜態(tài)接觸角為162±2.3°，接觸角滯后為2.1±0.2°。

6、噴砂-高壓陽(yáng)極氧化法獲得的超親水性表面疏水化處理制得的超疏水性表面具有微米級(jí)凹坑狀結(jié)構(gòu)、氟碳清漆固化形成的納米級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和納米孔陣列，是水稻葉表面微觀結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；表面粗糙度為1.658±0.083μm；與純水的靜態(tài)接觸角為158±2.1°，接觸角滯后為2.4±0.3°。超疏水性表面均對(duì)人工海水、酸液和堿液顯示超疏水性；具有很好的環(huán)境耐久性，經(jīng)過12周的環(huán)境耐久性測(cè)試，靜態(tài)接觸角出現(xiàn)小幅下降，仍顯示超疏水性。疏水化處理后表面具有氟碳清漆標(biāo)