鋁基層狀微納超疏水表面的制備及抗覆冰行為研究.pdf

1、超疏水表面由于具有顯著的自清潔性能，可以在很大程度上減小固體表面與水層之間的粘附力，可以有效地起到抗覆冰效果等特點(diǎn)，因此廣泛地應(yīng)用于服裝紡織、工業(yè)生產(chǎn)、航海運(yùn)輸、建筑物、高壓電線電纜等實(shí)際工程方面。但是，工藝流程復(fù)雜、成本高、易脫落、環(huán)境耐久性差等一些實(shí)際問(wèn)題仍然沒(méi)有得到很好的解決，這些因素在很大程度上限制了超疏水表面在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本論文通過(guò)使用水熱法，在鋁基底表面制備出了具有層狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的薄膜，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾后具有很好的

2、超疏水性能和疏冰性能，并且薄膜跟鋁基底有很好的粘附作用，具有很好的機(jī)械穩(wěn)定性能。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)利用水熱法，反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為60℃，通過(guò)改變不同的氨水濃度，即 NH3·H2O/Zn2+摩爾濃度比例，來(lái)控制鋁基底上“長(zhǎng)出”的薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形貌以及化學(xué)物質(zhì)組成。
　　(2)對(duì)所制備出的不同樣品通過(guò)使用SEM進(jìn)行表面形貌分析，利用XRD來(lái)分析表面化學(xué)物質(zhì)組成。對(duì)這兩種測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析可知，在NH3

3、·H2O/Zn2+摩爾濃度比例為0.75:1時(shí)，所制備的薄膜是具有層狀“納米墻”結(jié)構(gòu)的Zn-Al LDH化合物，水滴靜態(tài)接觸角為161.39°，滾動(dòng)角小于10°；在NH3·H2O/Zn2+摩爾濃度比例為1.25:1時(shí)，所制備的薄膜是具有層狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的Bayerite/Zn-Al LDH復(fù)合物，水滴靜態(tài)接觸角167.32°，滾動(dòng)角小于3°。
　　(3)通過(guò)在–10℃低溫環(huán)境下觀察每個(gè)樣品表面水滴的結(jié)冰時(shí)間，發(fā)現(xiàn)具有層狀微納復(fù)合結(jié)

4、構(gòu)的Bayerite/Zn-Al LDH超疏水薄膜延遲結(jié)冰時(shí)間為380s，優(yōu)于具有層狀“納米墻”結(jié)構(gòu)的Zn-Al LDH超疏水薄膜，延遲結(jié)冰時(shí)間為249s?？梢?jiàn)，超疏水表面的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其結(jié)冰延遲時(shí)間有直接影響。通過(guò)測(cè)試出具有不同接觸角的表面所具有的粘附力大小，得知所制備的超疏水表面都有效地降低了冰層與基底表面之間粘附作用。具有層狀“納米墻”結(jié)構(gòu)的Zn-Al LDH超疏水表面和具有層狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的Bayerite/Zn-Al LDH超疏