金屬表面微納結(jié)構(gòu)制備及其性能研究.pdf

1、隨著金屬及其合金應用的不斷深入，材料的綜合機械性能的不足日益凸顯，提高材料綜合性能已經(jīng)成為各行各業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。針對以上問題，本文通過在金屬表面構(gòu)筑不同的微/納米結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)將金屬表面的超疏水、自清潔特性與抗腐蝕、減小流動阻力的統(tǒng)一，同時也是對超疏水表面的一個拓展性研究，為其提供更加廣闊的應用空間。本文進行了以下幾方面的探索與研究：
　?。?）創(chuàng)新性地改變以往超疏水表面無序粗糙結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，通過在銅基表面涂覆一定厚度的光刻膠模板

2、，然后基于兩步無電沉積的氧化還原反應，制備了銅/銀異質(zhì)復合微納陣列結(jié)構(gòu)，探索了溶液濃度、反應時間等條件對形貌的影響，結(jié)果表明：對于節(jié)距和孔徑為8μm的光刻膠模板，在0.2MCuSO4溶液中沉積6分鐘，隨后在0.02M的AgNO3溶液中還原70秒后的表面潤濕性達到最佳值；這兩種形貌都具有良好的均一性和陣列分布，便于形貌調(diào)控；XRD衍射圖譜和EDX圖譜了確定表面粗糙結(jié)構(gòu)的組成和分布。
　　（2）研究了兩種典型形貌各自的潤濕性能，測試了

3、包括靜態(tài)和動態(tài)接觸角、滾動角、液滴的彈跳、蒸發(fā)現(xiàn)象等一系列指標。利用液體與固體表面潤濕性模型（Wenzel和Cassie-Baxter模型）進行理論分析和現(xiàn)象解釋，通過模型的簡化與計算對以上實驗結(jié)果進行驗證，證實了液滴在兩種形貌下的潤濕狀態(tài)分別對應的理論模型。
　?。?）對微納分形形貌表面的自清潔、耐蝕性和SERS增強性能進行研究，樣品對不同pH值溶液的超疏水性能顯示出其表面形貌的穩(wěn)定性，對強酸、強堿溶液和模擬海水長時間的穩(wěn)定性顯

4、示了處理后的表面的耐蝕性能有了很大的提高。
　?。?）對鋁合金超疏水表面的制備進行了探索，應用簡單濕化學刻蝕法，對單一鹽酸刻蝕、SDBS輔助鹽酸刻蝕以及兩種酸（HF/HCl）分步刻蝕進行對比，研究了刻蝕溶液的濃度、輔助刻蝕劑的添加、刻蝕時間及表面氟化處理方法及時間對鋁合金表面微納粗糙形貌及潤濕性能的影響。
　?。?）初步探索表面形貌對摩擦性能的影響，在載荷為1.65N時，將具有微納結(jié)構(gòu)的試樣和光滑鋁合金分別與GCr15鋼球（